單頻天調(diào)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計實例

包騰拉嘎陳志超

單頻天調(diào)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計實例

包騰拉嘎1陳志超2

1.通遼廣播發(fā)射中心臺阿爾山768發(fā)射臺內(nèi)蒙古阿爾山市137400

2.通遼廣播發(fā)射中心臺扎魯特751發(fā)射臺內(nèi)蒙古扎魯特旗029100

中波天調(diào)網(wǎng)絡(luò)是中波廣播天饋線系統(tǒng)的重要組成部分，通過數(shù)學(xué)計算設(shè)計單頻天調(diào)網(wǎng)絡(luò)，提出最優(yōu)實際安裝解決方案。

單頻天調(diào)網(wǎng)絡(luò)原理調(diào)試

使用輸出阻抗為75Ω的發(fā)射機，這就要求我們天饋線系統(tǒng)的阻抗也為75Ω，才能與發(fā)射機匹配.我們通過天調(diào)進(jìn)行匹配，使之達(dá)到理想的狀態(tài).天調(diào)的工作原理就是在天饋線系統(tǒng)中加入不同的電感與電容的組合，使天饋線系統(tǒng)的阻抗在發(fā)射機端看來等于75Ω，已達(dá)到阻抗匹配的目的，現(xiàn)在就以新安裝中波中央一套節(jié)目備用天線，節(jié)目頻率為981KHZ，發(fā)射機為PDM1kw全固態(tài)中波發(fā)射機，阻抗為75Ω，饋線特性阻抗為75Ω?，F(xiàn)用網(wǎng)絡(luò)分析儀測得當(dāng)信號頻率為981KHZ時，天線對地阻抗為（17+j152）Ω。虛部為正，呈感性。

1 天調(diào)網(wǎng)絡(luò)原理

本例采用割網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，如圖1所示。L4、C4調(diào)節(jié)天線實部阻抗，L3和C3調(diào)節(jié)虛部阻抗。L1、 C1和L2、C2組成陷波網(wǎng)絡(luò)。天線廠區(qū)內(nèi)另有一天線塔為765kHz和981kHz兩個頻率的節(jié)目共塔，兩者相距100米。當(dāng)節(jié)目播出時，新立發(fā)射塔又能起到接收天線的作用，將765KHZ和1098KHZ兩個頻率的廣播信號接收下來，在網(wǎng)絡(luò)里產(chǎn)生電流，形成干擾。所以必須加陷波網(wǎng)絡(luò)L1、C1和L2、C2，L1、C1和L2、C2在765KHZ和1098KHZ兩個頻率上串聯(lián)諧振，將干擾電流導(dǎo)入大地，同時又要求陷波網(wǎng)絡(luò)對981KHZ頻率的信號形成并聯(lián)諧振，不影響其正常發(fā)射。

圖1　天調(diào)網(wǎng)絡(luò)原理

陳志超通遼廣播發(fā)射中心臺751發(fā)射臺助理工程師

2 計算各個電感和電容的值并確定型號

根據(jù)均勻傳輸線理論，天線阻抗為75+j0時，反射功率最小，發(fā)射機工作效率最高。設(shè)計匹配網(wǎng)絡(luò)時，先匹配實部，使天線實部阻抗增加到75。根據(jù)電容電感的電路特性，天線并聯(lián)電容可增加此天線的實部。設(shè)并聯(lián)的阻抗為jx，求解x值。公式推導(dǎo)：

將a=17，b=152帶入，得x=-290Ω，呈容性。

C4和L4并聯(lián)后的阻抗值為-j290。L4為防雷電感。在實踐中，天線會吸收雷電產(chǎn)生的能量，易擊穿發(fā)射機的場效應(yīng)管。通常會給天線并聯(lián)一個防雷線圈，使雷電的能量導(dǎo)入大地。C4選取1000PF的電容，計算當(dāng)電感L4和電容C4并聯(lián)后阻抗值等于-j290時，L4=？公式推導(dǎo)：

L5、C5和天線并聯(lián)的阻抗為（75+j312）。串聯(lián)電容C3可以減小虛部。天線吸收雷電產(chǎn)生的電流大部分是直流，C3又可以起到隔離雷電直流成分的作用。再串聯(lián)電感L3微調(diào)容抗值?？梢允固摬恐禐?。選用500PF和1000PF的電容串聯(lián)，電容C4等于333PF，求解L4？公式推導(dǎo)：

串聯(lián)諧振時阻抗最小。L1和C1在765KHZ頻率點串聯(lián)諧振，L2和C2在1098KHZ頻率點串聯(lián)諧振，可以將765KHZ和1098KHZ的信號接地。因為765＜KHZ981＜KHZ＜1098KHZ，所以L1、C1支路在981KHZ頻率下呈容性，L2、C2支路在981KHZ頻率呈感性。只要元件選取合適，兩支路并聯(lián)必能在981KHZ上并聯(lián)諧振。使陷波網(wǎng)絡(luò)在981KHZ上對地的阻抗無窮大，相當(dāng)于對981KHZ頻率斷路。參數(shù)計算：選取1500PF的電容為C1，可得出L1=28.8μH。將L1，C1代入方程組得出L2=42μH，C2=500PF。

至此匹配網(wǎng)絡(luò)的電容電感值全部解出。電感、電容型號的選取需要再計算出其上的電壓和電流值。天線和天調(diào)網(wǎng)絡(luò)在981KHZ頻點的的阻抗值為75Ω，發(fā)射機輸出功率1KW。根據(jù)P=I2|Z|，求解天調(diào)網(wǎng)絡(luò)和天線總電流的有效值。再由各支路的阻抗值求出各電感和電容上的電壓值、電流值。電感線圈需將額定電流、可調(diào)電感量、外形尺寸等參數(shù)交給專門的廠家定做。為滿足實際要求，根據(jù)經(jīng)驗電感線圈額定電流是所求電流的2 到3倍，電感量是所求電感的2倍。電容用CCG81系列板型高功率瓷介電容即可。

3 安裝調(diào)試天調(diào)網(wǎng)絡(luò)

根據(jù)天調(diào)室實際和需要的元件數(shù)量、尺寸設(shè)計制作天調(diào)網(wǎng)絡(luò)箱，按照電路圖安裝上電感、電容、地線。安裝完畢后，校正好網(wǎng)絡(luò)分析儀，開始調(diào)試網(wǎng)絡(luò)。先調(diào)陷波網(wǎng)絡(luò)，具體做法是將網(wǎng)絡(luò)分析儀的射頻輸出頻率設(shè)為765KHZ，測L1和C1支路的阻抗值，調(diào)電感線圈使支路阻抗在史密斯圖的無窮小處。此時L1和C1在765頻點上串聯(lián)諧振。如圖2所示。

圖2　調(diào)試1

將L2和C2支路與L1、C1并聯(lián)，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)分析儀輸出頻率為981KHZ，測陷波網(wǎng)絡(luò)兩端阻抗，調(diào)線圈L2，使阻抗點在史密斯圖的無窮大處，至此陷波網(wǎng)絡(luò)調(diào)試完畢。如圖3所示。

圖3　調(diào)試2

調(diào)匹配網(wǎng)絡(luò)時，先調(diào)實部。設(shè)置網(wǎng)絡(luò)分析儀輸出頻率981KHZ，測天線和L4、C4并聯(lián)的阻抗值，調(diào)L4能明顯改變實部，調(diào)至75Ω。再測串聯(lián)L3、C3后的阻抗，調(diào)L3能明顯改變虛部，調(diào)至0（當(dāng)有干擾時，調(diào)至虛部值正負(fù)變化時即可）。實際中割網(wǎng)絡(luò)往往需要實部、虛部相互調(diào)節(jié)，才能達(dá)到最佳狀態(tài)。如圖4所示。

圖4　調(diào)試3

并聯(lián)上陷波網(wǎng)絡(luò)，測量總的阻抗值。若阻抗值有變化則說明陷波網(wǎng)絡(luò)對981KHZ頻率的阻塞沒調(diào)好，需重新調(diào)阻塞，沒有變化說明陷波網(wǎng)絡(luò)調(diào)整成功。

4 開機測試

連接好饋線，發(fā)射機開機，觀察反射功率。若發(fā)射機的阻抗偏離75+j0，反射功率可能會不為零，解決方法：用萬用表量取樣板上的反射電壓值，關(guān)機再微調(diào)虛部，效果不明顯再微調(diào)實部，可使反射電壓下降，直至反射功率降為零。至此天調(diào)網(wǎng)絡(luò)調(diào)試完畢。

審稿人：嚴(yán)志剛內(nèi)蒙古新聞出版廣電局包頭廣播發(fā)射中心臺正高級工程師

責(zé)任編輯：王學(xué)敏

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2096-0751（2016）03-0026-03

包騰拉嘎通遼廣播發(fā)射中心臺768發(fā)射臺助理工程師