錐面頂負(fù)荷中波小型發(fā)射天線使用及改進(jìn)

蔡鴻雁

摘要:雙頻共塔錐面頂負(fù)荷中波小型天線確實有很多優(yōu)點,給安全播出帶來了方便。對錐面頂天線及天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn),較大地減小了溫度升高對低段工作頻率天調(diào)阻抗變化對全固態(tài)發(fā)射機的影響。本文總結(jié)了對錐面頂天線及天調(diào)網(wǎng)絡(luò)在這幾年運行中所要考慮的一些問題及解決方法。

關(guān)鍵詞:加頂負(fù)荷 低段工作頻率 阻抗微調(diào) 網(wǎng)絡(luò)調(diào)整

1 特點及工作原理

錐面頂負(fù)荷中波小型發(fā)射天線(簡稱錐面頂天線)與直立塔天線相比具有尺寸小、占地面積小、傳輸效率高的特點。由于錐面頂天線的曲面特性和折疊振子,提高了輸入阻抗的電阻分量,而降低了電抗分量,增加了帶寬,提高了輻射場,減小了感應(yīng)場等優(yōu)點。因此,中波天線小型化成功解決了縮小占地面積、拓寬工作帶寬、防雷效果差和實現(xiàn)雙頻共塔等難題。

如圖:錐面頂天線高度只有1/15~1/20λ,在距天線的距離r<λ的天線的近區(qū)時,天線利用上錐體產(chǎn)生一個電場,用垂直發(fā)射體產(chǎn)生一個磁場,電場與磁場在天線周圍同步正交的產(chǎn)生形成電磁波,與空間波阻抗進(jìn)行匹配。因此,天線的感應(yīng)場很小,大部分是輻射場。當(dāng)位于距天線的距離r>λ時,可將天線看成一個點源輻射,遠(yuǎn)區(qū)電場E與磁場H在時間上同步,波阻抗Z=E/H與空間阻抗匹配。應(yīng)此,波印廷矢量S(E×S)產(chǎn)生能量輻射。所以當(dāng)在距離發(fā)射點一定距離收測時,電磁波幾乎是一個理想的平面波。

2 錐面頂天線的使用及改進(jìn)效果

我臺使用的雙頻(f1=603kHz 1kW;f2=1008kHz 3kW)共塔。其中603 kHz在設(shè)計天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中我們采用了帶寬補償、90°移相、阻抗匹配等網(wǎng)絡(luò),較好的解決了帶寬窄、輸入阻抗(實部)低、參數(shù)與功率容量及防雷等缺陷。

當(dāng)初,在使用一段時間后,我們對錐面頂天線進(jìn)行場強覆蓋的測試,與原直立鐵塔場強覆蓋進(jìn)行對比,(直立塔未拆出時,用同一工作頻率、同一功率發(fā)射機測得的場強值) 在東、南、西、北相同的點、相同距離、用同一場強儀所測得的值進(jìn)行對比后得出結(jié)論:錐面頂天線所測值總體接近直立塔天線所測的場強,除個別值有一定的差距。這一問題可能是所測位置受電磁環(huán)境、氣候、時間、季節(jié)等因素影響,比較復(fù)雜,有待進(jìn)一步研究和探討。其次,我臺機房到錐面頂天線間的距離為80米,用75Ω同軸饋線。經(jīng)測得,天線近區(qū)感應(yīng)場很小,遠(yuǎn)處輻射場較大。因此,周圍住戶及機房內(nèi)的輻射場強影響很小,遠(yuǎn)處收聽節(jié)目效果比較好。但是,從2005年冬季安裝錐面頂天線以來到第一年、第二年夏季,問題來了:603kHz發(fā)射機反射功率隨溫度升高,上升較大。但是,我們可以在全固態(tài)發(fā)射機輸出網(wǎng)絡(luò)微調(diào)電路里能在駐波比1.5以內(nèi)得到調(diào)整。如果環(huán)境溫度繼續(xù)升高時,天調(diào)阻抗失諧嚴(yán)重,最終發(fā)射機過荷保護(hù),(微調(diào)沒有余量)開不起機來。經(jīng)分析、探討、實踐,原因是:我臺使用的工作頻率603kHz屬700kHz以下的低段工作頻率,其次,31米錐面頂天線高度不符合H/λ=0.3~0.53的輸入阻抗曲線這一關(guān)系。在夏季溫度較高時,對天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的阻抗影響很大。另一情況是反射功率不大,可微調(diào)整,但反射功率表頭隨音頻信號的增大而擺動,這一邊頻反射瞬間超過該發(fā)射機反射功率門限時,發(fā)射機反射報警。當(dāng)?shù)谌畏瓷鋱缶^荷復(fù)位后,發(fā)射機過荷保護(hù)而掉高壓了。所以,經(jīng)過兩個夏季的觀察、探討、分析及實踐,我們做出以下改進(jìn):

2.1 取掉雙頻共塔網(wǎng)絡(luò)中微亨級電感。

2.2 把補償網(wǎng)絡(luò)中的兩電感電容并聯(lián)后再串聯(lián)的形式改成電容電感直接串聯(lián)的形式。

2.3 錐面頂天線加頂負(fù)荷。

2.4 把已調(diào)標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載阻抗75±j0(或50±j0)人為取定實部稍大些、虛部偏感性的態(tài)勢;(在溫度升高時,阻抗點實部減小、虛部向容性的態(tài)勢發(fā)展)。

2.5 對全固態(tài)發(fā)射機輸出網(wǎng)絡(luò)阻抗微調(diào)電路實、虛部視情況進(jìn)行短接調(diào)整。

經(jīng)過以上措施,首先消除了溫度升高對低段工作頻率的發(fā)射機反射功率大的影響,天調(diào)阻抗既使有一定變化,也可以通過調(diào)整輸出網(wǎng)絡(luò)阻抗微調(diào)電路,達(dá)到發(fā)射機與天線良好的匹配。其次,加頂負(fù)荷后,提高了錐面頂天線的輸入阻抗,給調(diào)配網(wǎng)絡(luò)帶來方便;邊帶駐波比不易產(chǎn)生,有良好的邊帶特性。更重要的是減弱溫升對天調(diào)網(wǎng)絡(luò)阻抗的影響,發(fā)射機阻抗調(diào)整也不至于大動,就能良好的工作。

需要說明:邊頻反射與反射功率是不同的兩個概念。出現(xiàn)邊頻反射的現(xiàn)象是因為603kHz天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中的上下邊頻吸收網(wǎng)絡(luò)沒有設(shè)計好,才會有反射功率表頭隨著音頻信號的增大而瞬間擺動;出現(xiàn)反射功率的現(xiàn)象是因為天調(diào)阻抗與全固態(tài)發(fā)射機輸出阻抗不匹配所致。如上面說到的溫度升高造成天調(diào)網(wǎng)絡(luò)阻抗發(fā)生變化就是這類原因。相同之處是:它們都可在低段工作頻率的全固態(tài)發(fā)射機中產(chǎn)生。

3 結(jié)束語

錐面頂天線與天調(diào)網(wǎng)絡(luò)工作在低段工作頻率時的阻抗在受溫升而變化時,采用錐面頂天線加頂負(fù)荷、標(biāo)準(zhǔn)阻抗稍大偏感性、天調(diào)網(wǎng)絡(luò)改善、調(diào)整發(fā)射機輸出網(wǎng)絡(luò)中T型微調(diào)網(wǎng)絡(luò)等方法,就能較好的解決負(fù)載阻抗變化對全固態(tài)發(fā)射機的影響。也是目前經(jīng)濟可行的有效辦法。這幾種改進(jìn)方法將對廣播的安全播出有著重要的意義。