溫度變化對中波陷波網(wǎng)絡的影響

【摘要】在中波天線調(diào)配網(wǎng)絡中，用于吸收干擾頻率信號的陷波網(wǎng)絡，在遇到外界溫度較大改變時其陷波的穩(wěn)定性就會受到影響。本文通過對溫度改變時陷波網(wǎng)絡阻抗變化的分析，找出陷波網(wǎng)絡不穩(wěn)定的原因所在，并提出解決方法。

【關(guān)鍵詞】溫度變化；陷波網(wǎng)絡；阻抗

在有多個發(fā)射頻率的中波發(fā)射臺中，從天線回饋進來的其它頻率信號會干擾發(fā)射機的正常工作，因此，在全固態(tài)發(fā)射機天線調(diào)配網(wǎng)絡的設計中，必須考慮抑制這些干擾頻率信號，通常辦法有加帶通網(wǎng)絡、阻塞網(wǎng)絡、陷波網(wǎng)絡等電路。其中，加陷波網(wǎng)絡吸收干擾信號的方法用得最多，本文就陷波網(wǎng)絡在外界溫度變化后的穩(wěn)定性進行討論。

1.陷波網(wǎng)絡

典型的陷波網(wǎng)絡是由LC組成的一端接地的串聯(lián)諧振電路。利用電路諧振時感抗與容抗相互抵消的特性，來吸收干擾頻率信號。但是，這種陷波網(wǎng)絡在實際使用中有局限性，一是LC電路在工作頻率時呈現(xiàn)的是一電抗；二是當干擾頻率越接近工作頻率時，諧振電路對工作頻率呈現(xiàn)的電抗就越小，天線調(diào)配網(wǎng)絡在并聯(lián)這樣的LC電路后，其阻抗匹配及通帶特性等就會受到影響。因此，在實際應用中，多采用復合陷波網(wǎng)絡。

圖1所示為常用的復合陷波網(wǎng)絡，該網(wǎng)絡是把并聯(lián)諧振于工作頻率的阻塞電路與串聯(lián)諧振于干擾頻率的吸收電路復合起來。以圖1（a）為例，L1、C1并聯(lián)諧振于工作頻率f0（阻塞f0信號通過）。L1、C1對干擾頻率f1呈現(xiàn)的電抗與L2串聯(lián)諧振于f1（吸收f1信號）。所以，這種復合陷波網(wǎng)絡并接在天線調(diào)配網(wǎng)絡上，對工作頻率信號呈現(xiàn)的是開路，對干擾信號呈現(xiàn)的是短路，因此，在天線調(diào)配網(wǎng)絡的設計中用得很多。

2.溫度變化引起的頻偏和阻抗變化

我臺的天調(diào)網(wǎng)絡多采用圖1所示的陷波網(wǎng)絡，在實際應用中抑制效果較好，但是，網(wǎng)絡工作一段時間后，當外界氣溫變化大（如季節(jié)更換、網(wǎng)絡發(fā)熱調(diào)配室溫度過高）時，一些與工作頻率相近的干擾信號仍會有回饋進入發(fā)射機的現(xiàn)象。而由此引起的發(fā)射機反射超限故障，在嚴重時單靠調(diào)整發(fā)射機輸出網(wǎng)絡的調(diào)諧電感還不能解決問題，而必須去天線調(diào)配室對陷波網(wǎng)絡進行調(diào)整，這樣，既不方便日常維護，又給安全播出工作帶來了困難，所以，需要解決這一問題。

在陷波網(wǎng)絡的元件中，在遇到幾十度的溫差變化時，電感線圈的結(jié)構(gòu)和銅線的電阻等都會有微小變化。當諧振電路的元件值改變，使電路中的感抗與容抗無法相互抵消時，諧振頻率就會發(fā)生偏移。由于電容的溫度特性要好于電感（空芯線圈），所以，下面在分析陷波網(wǎng)絡的阻抗變化中，只考慮溫度變化引起電感微變。以圖1（a）所示的陷波網(wǎng)絡為例，設：溫度變化后，電感由L增加到KL，k>1；f0=1000kHz；f1=nf0，n>1。

正常情況下，在工作頻率信號f0通過L1、C1并聯(lián)電路時，仍呈一高阻抗。當干擾頻率信號f1通過L1、C1并聯(lián)電路時，因f1=nf0，所以，L1、C1的電抗分別為：感抗=nX、容抗=X/n。

上述容抗與L2組成串聯(lián)諧振電路，吸收干擾頻率信號。但是.當溫度變化使電感由L變?yōu)閗L后，L2的感抗變化微小，經(jīng)計算L1、C1并聯(lián)電路阻抗的計算結(jié)果如表1所示。

由表1可見，當外界溫度使電感只增加0.5%時，對于干擾頻率與工作頻率間隔較大的場合（n=1.5），L1、C1并聯(lián)電路阻抗變化量a只有0.24?。而對于兩個頻率接近的場合（n=1.05），阻抗變化量a就達23.7?。也就是說0.5%的電感增量，產(chǎn)生了近5%（10倍）的阻抗變化量，可見串聯(lián)諧振電路的失諧會很嚴重。這在實際的線圈調(diào)整中也得到了印證：我們發(fā)現(xiàn)圖1所示的，L1、C1并聯(lián)電路對工作頻率f0信號仍呈高阻抗，天調(diào)網(wǎng)絡的阻抗匹配基本沒有影響。而L1、C1與L2（或C2）組成的串聯(lián)諧振電路發(fā)生了頻率偏移，導致吸收干擾頻率f1信號的能力下降。常常要增加二、三匝線圈，才能使陷波網(wǎng)絡有足夠的衰減量。

3.陷波網(wǎng)絡的改進

為解決干擾頻率與工作頻率接近時，陷波網(wǎng)絡因溫度變化而引起的不穩(wěn)定性，我臺選用圖2所示的另一種形式的復合陷波網(wǎng)絡。圖2中L1、C1串聯(lián)諧振于干擾頻率f1，以吸收干擾頻率信號。L1、C1與L2、C2并聯(lián)諧振于工作頻率信號f0，阻塞工作頻率信號的通過。

分析該陷波網(wǎng)絡的阻抗變化趨勢，發(fā)現(xiàn)：

（1）在干擾頻率信號f1通過L1、C1串聯(lián)電路時，串聯(lián)電路仍能有效吸收干擾頻率信號。

（2）在工作頻率信號f。通過并聯(lián)電路時，并聯(lián)電路諧振，阻抗為無窮大。當電感由L變?yōu)閗L，并聯(lián)電路也輕微失諧，電路仍然能有效阻塞工作頻率信號。因此，溫度變化對這種復合陷波網(wǎng)絡的干擾頻率的抑制和工作頻率的阻塞的影響都小，能較好地解決陷波網(wǎng)絡因溫度變化的不穩(wěn)定性。

上述分析了陷波網(wǎng)絡穩(wěn)定性受溫度變化影響的情況和解決辦法，在不影響頻響特性的情況下，該型陷波網(wǎng)絡的L1、C1串聯(lián)諧振電路的Q值盡可能大一些，在實際設計中，一般選取L1、C1串聯(lián)電路在工作頻率時呈現(xiàn)的阻抗在50?左右，這樣既對干擾頻率信號能有效吸收（衰減量大），又能讓并聯(lián)諧振電路較好地阻塞工作頻率信號的通過。我臺幾個陷波網(wǎng)絡改用圖2所示的形式后，效果良好，一年多來，沒有出現(xiàn)過因溫度變化而引起陷波網(wǎng)絡的不穩(wěn)定性現(xiàn)象。