简析中波发射台天调系统设计
2024-10-09 00:00:00王强
数字通信世界 2024年9期
摘要：天线调配系统是发射机的末端，作为中波发射台不可或缺的一部分，起到阻抗匹配、防雷击、滤除其他频率信号等作用。精妙的天线、馈线、天调室设计可以使信号传输过程中能量损耗大幅度减小，降低其他频率信号干扰，实现高质量传输。该文就中波发射台的天调系统的设计进行分析，与大家共同分享。
关键词：天调系统；设计；高质量传输
doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.09.026
中图分类号：TN 948.53 文献标志码：A 文章编码：1672-7274（2024）09-00-03
A Brief Analysis of the Design of the Sky Adjustment System for Medium Wave Transmitting Stations
WANG Qiang
（Inner Mongolia Autonomous Region Radio and Television Transmission and Transmission Center Linhe 691 Station， Bayannur 015000， China）
Abstract： The antenna allocation system is the end of the transmitter and an indispensable part of the medium wave transmission station. It plays a role in impedance matching， lightning protection， and filtering out other frequency signals. Exquisite antenna， feeder， and antenna design can significantly reduce energy loss during signal transmission， reduce interference from other frequency signals， and achieve high-quality transmission. This article analyzes the design of the sky adjustment system for medium wave transmission stations and shares it with everyone.
Keywords： tiandiao system; design; high quality transmission
0 引言
电感电容是组成天调系统的基本元器件，我们要了解在不同电路中电压和电流之间的关系，串并联谐振的概念，以及在天调系统设计的过程中，如何使用它们来实现不同的功能，以达到减少能量损耗、降低其他频率信号干扰和阻抗匹配的效果[1]。
1 LC电路中电流､电压､电感关系
1.1 纯电感电路中，电压､电流关系
基本关系式：
（电感乘电流变化率，L为电感元件的电感值）（1）
（以电流源为正弦参考量，为电流幅值，为电流幅值，t为时间，i为感抗） （2）
（d为求导） （3）
纯电感电路中，电压电流的频率相同，相位差90°。
感抗值：
（j为虚数单位，即u超前i90°；f为频率；X为电抗） （4）
1.2 纯电容电路中，电压､电流关系
基本关系式：
（电容乘电压变化率，C为电容元件的电容值） （5）
（6）
（7）
纯电容电路中，电压电流的频率相同，相位差90°。
容抗值：
（u滞后i90°） （8）
2 串联谐振和并联谐振
2.1 串联谐振
如图1所示，L、R、C元件在电路中串联，感抗，容抗，当发生串联谐振时，因为电流源相同，L、C元件上电压大小相等，方向分别超前、滞后电流方向90°，方向相反，总电压为0，根据欧姆定律，L、C元件阻抗为0，电路呈纯电阻特性，所组成电路相当于短路。
2.2 并联谐振
如图2所示，L、R、C元件在电路中并联，感抗，容抗，当时，发生并联谐振，因为电压源相同，L、C元件上电流大小相等，方向分别滞后、超前电压方向90°，方向相反，合电流为0，根据欧姆定律，，L、C元件阻抗为无穷大，所组成电路相当于断路。
3 天调系统设计
该天线为某中波站台76 m桅杆式天线，为1 044 kHz和1 305 kHz双频率共塔，这样设计的目的是更好地节约资源。
双频率共塔，在节约资源的同时两个频率之间会产生干扰。此外，每个中波台站还会有其他节目和天线，它们之间也会互相影响。在设计时要减少其他频率干扰，要与信号传输馈线50 Ω阻抗匹配。
3.1 滤除其他频率的信号
以左半部分为例，左侧是频率为1 044 kHz信号，主要的干扰源有两个。一是共塔另一侧信号，频率为1 305 kHz；二是该台站其他塔相近频率信号，频率为855 kHz。所以我们分别设计阻塞网络和陷波网络。
3.1.1 阻塞网络
如图4所示，设计阻塞网络的目的是阻塞另一侧1 305 kHz信号。
在1 305 kHz频率下：
L1感抗：
（9）
C1容抗：
（10）
，在1 305 kHz频率处并联谐振，相当于断路，1 305 kHz信号被阻塞。
3.1.2 陷波网络
如图5所示，设计陷波网络的目的是吸收邻塔855 kHz信号。
在855 kHz频率下：
L4感抗：
（11）
C4容抗：
（12）
，在855 kHz频率处发生串联谐振[2]，相当于短路，855 kHz信号直接流入大地。而对于本频率1 044 kHz来说，L4，C4形成电路由于频率变大，呈感性，所以需要在右侧并联电容C5。
在1 044 kHz频率处，L4、C4形成电路感抗：
（13）
C5容抗
（14）
，在1 044 kHz频率处并联谐振，相当于断路，阻塞1 044 kHz信号进入大地。
3.2 阻抗匹配
天线调配室将天线的阻抗匹配到和发射机输出端阻抗相同的50 Ω，通过预调网络和T型网络实现。
3.2.1 预调网络
如图6所示，该天线阻抗预估值为60+j105，即A节点阻抗，通过电感L0对阻抗进行预调，方便后续调配。
如图7所示，通过并联80 电感L0预调，预调之后节点B阻抗为
（15）
经过阻塞网络之后，计算节点C阻抗，在1 044 kHz频率下：
L1感抗：
（16）
C1容抗：
（17）
L1、C1并联阻抗：
（18）
（19）
3.2.2 T型网络
如图8所示，设计T型网络可以对阻抗进行虚、实部调节，使实部更接近50 Ω。
在1 044 kHz频率处：
C2容抗：
（20）
L2感抗：
（21）
C2、L2串联阻抗：（22）
（23）
节点E阻抗为和C3并联：
（24）
（25）
节点F阻抗为和L3串联：
L3感抗：
（26）
（27）
陷波网络在1 044 kHz处并联谐振，1 044 kHz信号被阻塞入地，所以G节点和F节点阻抗相同为50 Ω，最终实现与馈管阻抗匹配。
4 结束语
本文以内蒙古自治区广播电视局某中波发射台天线调配系统为例，对其设计进行具体分析。在日常工作生产中，当发现零位过大，阻抗不匹配等问题时，要及时进行调配，同时也要做好天调系统维护保养工作。实现高质量广电信号传输。
参考文献
[1] 陈方煜，沈念革．中波发射系统天馈线调配网络的组成与工作原理[J]. 数字传媒研究， 2023， 40（8）：37-40.
[2] 张保甲．中波天线调配网络分析[J]．科技资讯，2018，16（29）：72-75.
