中波大功率帶通濾波器的研究設(shè)計(jì)與應(yīng)用

楊吉超

安徽廣播電視臺(tái) 安徽省 合肥市 230071

中波地面?zhèn)鬏斃@射能力較強(qiáng)，無(wú)論高樓大廈還是山川江湖均難以阻斷，因而傳輸距離較遠(yuǎn)。但是，由于中波波長(zhǎng)較長(zhǎng)，輻射天線高達(dá)一兩百米，還需地下鋪設(shè)直徑達(dá)三四百米的地網(wǎng)。傳統(tǒng)的中波發(fā)射模式一個(gè)頻點(diǎn)就需要一付發(fā)射天線，尤其是大功率中波，難以滿足廣播發(fā)展的需求。為解決這個(gè)問(wèn)題，安徽廣播電視臺(tái)合肥發(fā)射臺(tái)設(shè)計(jì)出多頻點(diǎn)共塔發(fā)射系統(tǒng)。

1 方案分析

合肥發(fā)射臺(tái)站的現(xiàn)狀：（1）機(jī)器類型多樣化：PSM、PDM、DX、3DX、M2W；（2）機(jī)器功率大小不等且差別大：200kW、50kW、25kW、10kW；（3）三頻分饋共塔分別為：50kW-DX 頻率 864KHz、10kW-PDM頻率1170KHz、10kWM2W 頻率666KHz；（4）來(lái)自合肥發(fā)射臺(tái)鄰近干擾頻率有 936KHz （200kW）、1008KHz （10kW）、540KHz（50kW）和1395KHz（50kW）。

合肥發(fā)射臺(tái)天線之間間距較近，每個(gè)天線之間互相感應(yīng)很強(qiáng)烈，因此，匹配網(wǎng)絡(luò)的濾波度要高；合肥發(fā)射臺(tái)均未采用陷播網(wǎng)絡(luò)，發(fā)射機(jī)廠家為了使發(fā)射機(jī)指標(biāo)更好，要求發(fā)射臺(tái)在設(shè)計(jì)天調(diào)匹配網(wǎng)絡(luò)時(shí)臨頻干擾均采用陷波網(wǎng)絡(luò)，這樣網(wǎng)絡(luò)的帶寬較寬，使發(fā)射機(jī)的指標(biāo)更好，在調(diào)試匹配網(wǎng)絡(luò)時(shí)更簡(jiǎn)單?？墒遣捎孟莶ňW(wǎng)絡(luò)相對(duì)于臨頻來(lái)說(shuō)可以通過(guò)該天線直接到地，天線所接收到鄰頻的電磁能量通過(guò)陷波網(wǎng)絡(luò)直接到地，一方面消耗了所發(fā)射的電磁波能量，另一方面接收天線上產(chǎn)生感應(yīng)電流，導(dǎo)致產(chǎn)生二次電波輻射，會(huì)改變臨頻輻射的方向圖，為此合肥發(fā)射臺(tái)整個(gè)天調(diào)系統(tǒng)均未采用陷波網(wǎng)絡(luò)，給三頻分饋共塔網(wǎng)絡(luò)的帶寬設(shè)計(jì)工作帶來(lái)極大難度。合肥發(fā)射臺(tái)經(jīng)過(guò)精心計(jì)算、設(shè)計(jì)，選擇合適的器件數(shù)值，這樣整個(gè)三頻分饋共塔網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)使每個(gè)本頻既有足夠的帶寬，又能很好的濾除鄰頻的干擾。

2 理論算法

如圖1所示，1170KHz、864KHz和666KHz三頻分饋共塔網(wǎng)絡(luò)：

圖1

網(wǎng)絡(luò)說(shuō)明：在天線底部裝有放電球，此圖中沒(méi)有畫(huà)出，雷擊瞬間可通過(guò)放電球間隙放電。圖1中L1 采用40μH 線圈接在天線端，可將接收到的雷電直接通地；電容C2、C3 又進(jìn)一步防雷，雷電時(shí)隔離直流從饋線傳送到機(jī)器，這對(duì)發(fā)射機(jī)來(lái)說(shuō)又多了一級(jí)雷電保護(hù)。

合肥發(fā)射臺(tái)臺(tái)區(qū)有一部大功率200kW 全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)，播省臺(tái)新聞節(jié)目，工作頻率為936KHz。這對(duì)于幾個(gè)千瓦和幾十個(gè)千瓦的小功率發(fā)射機(jī)來(lái)說(shuō)不可同日而語(yǔ)。兩個(gè)天線鐵塔間距又很近，從鐵塔吸收下來(lái)的高頻電壓很高，另外頻率936KHz 與要分饋共塔的頻率864KHz 屬鄰頻，兩者之比只有1.08，按照鄰頻間隔的要求，必須先對(duì)936KHz 阻塞，并且不能采用陷波網(wǎng)絡(luò)。L2、C2、C3 構(gòu)成阻塞干擾頻率936KHz，同時(shí)L2、C2構(gòu)成對(duì)864KHz 串連諧振。

由于是分饋共塔，所以必須設(shè)計(jì)相互阻塞網(wǎng)絡(luò) ， 即 f1=864KHz通路對(duì)f2＝1170KHz 和 f3=666KHz 通路要阻塞。同時(shí)f2 和f3 兩個(gè)頻率通路通過(guò)公共阻塞 f1 網(wǎng)絡(luò)，如圖1中L9、C9、C10 構(gòu)成，此處阻塞f1 網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有采用簡(jiǎn)單的L、C 并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)，而采用L、C 復(fù)合網(wǎng)絡(luò)目的是進(jìn)一步展寬此阻塞網(wǎng)絡(luò)對(duì)f2、f3 兩個(gè)頻率通路的帶寬。

如圖1所示 f2＝1170KHz 通路，L10、L11、C11 構(gòu)成復(fù)合網(wǎng)絡(luò)對(duì)f3＝666KHz 阻塞，對(duì)本頻f2暢通，擴(kuò)展此網(wǎng)絡(luò)對(duì)f2 的帶寬。如圖1所示f3＝666KHz 通路，L14、C14 構(gòu)成串聯(lián)諧振對(duì) f2 阻塞，同時(shí)對(duì)本頻f3 進(jìn)一步減少帶寬，濾除臨頻干擾。圖1中L15、C15 構(gòu)成串聯(lián)諧振阻塞合肥發(fā)射臺(tái)發(fā)射的臨近干擾頻率540KHz，因?yàn)?40KHz 與本頻f3＝666KHz 較近，必須要阻塞。

f2＝1170KHz 通路采用 L12、L13、C12 構(gòu)成 T型匹配網(wǎng)絡(luò)。F3＝666KHz 通路采用C13、C15、C16、L15 構(gòu)成π網(wǎng)絡(luò)，其中L15、C15 串聯(lián)諧振在540KHz 對(duì)本頻 666KHz 呈感性，與 C13 和 C16 構(gòu)成π 網(wǎng)絡(luò)。 合肥發(fā)射臺(tái)的其他干擾頻率如1008KHz、1395KHz 在此網(wǎng)絡(luò)中通過(guò)濾波網(wǎng)絡(luò)濾除，對(duì)機(jī)器沒(méi)有影響。

典型網(wǎng)絡(luò)理論分析：由3 個(gè)電抗元件構(gòu)成的單端口網(wǎng)絡(luò)有4 種不同的結(jié)構(gòu)，下面以兩種典型的電路進(jìn)行分析，圖2是暢通864KHz 阻塞936KHz低通網(wǎng)絡(luò)，圖3是暢通936KHz 阻塞864KHz 高通網(wǎng)絡(luò)；以下是詳細(xì)分析過(guò)程。

“人崗匹配”流派從尋求個(gè)體需求與組織要求的平衡出發(fā)，關(guān)注工作結(jié)構(gòu)和工作績(jī)效，重點(diǎn)研究員工個(gè)體和工作特質(zhì)對(duì)重塑行為的影響，以及工作重塑行為對(duì)促進(jìn)人崗匹配的積極作用，反映了績(jī)效導(dǎo)向的實(shí)用主義目的。以往的工作設(shè)計(jì)理論認(rèn)為，組織和管理者合理設(shè)計(jì)員工職責(zé)可以提高其工作績(jī)效，從而提高企業(yè)整體績(jī)效。?但在知識(shí)經(jīng)濟(jì)和創(chuàng)新共享環(huán)境中，這種理論越來(lái)越難以滿足對(duì)專業(yè)技術(shù)人員特別是創(chuàng)新要求較高的員工的管理需要。工作重塑理論通過(guò)鼓勵(lì)和引導(dǎo)員工主動(dòng)完善工作并適應(yīng)組織變革，提高其創(chuàng)造力和適應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)了對(duì)工作設(shè)計(jì)理論的補(bǔ)充和修正。

圖2

圖3

圖4

圖5

圖2低通網(wǎng)絡(luò)電路分析如下：

（1）當(dāng)ω＜ω0時(shí)，回路呈容性；

（2）當(dāng)ω=ω0時(shí)，回路呈串聯(lián)諧振；

（3）當(dāng)ω0＜ω＜ω1時(shí)，回路呈感性；

（4）當(dāng)ω=ω1時(shí)，回路呈并聯(lián)諧振；

（5）當(dāng)ω＞ω1時(shí)，回路呈容性；

圖2網(wǎng)絡(luò)的電抗頻率特性曲線圖如圖4所示。

（1）當(dāng)ω＜ω0時(shí)，回路呈感性；

（2）當(dāng)ω=ω0時(shí)，回路呈并聯(lián)諧振；

（3）當(dāng)ω0＜ω＜ω1時(shí)，回路呈容性；

（4）當(dāng)ω=ω1時(shí)，回路呈串聯(lián)諧振；

（5）當(dāng)ω＞ω1時(shí)，回路呈感性；

圖3網(wǎng)絡(luò)的電抗頻率特性曲線圖如圖5所示。

3 測(cè)試結(jié)果

三頻分饋共塔網(wǎng)絡(luò)首先進(jìn)行單個(gè)頻點(diǎn)加電運(yùn)行，測(cè)試運(yùn)行各項(xiàng)指標(biāo)，緊接著是三頻點(diǎn)同時(shí)運(yùn)行，并測(cè)試整體系統(tǒng)的效率，最后以發(fā)射天線為中心點(diǎn)半徑50 千米周圍測(cè)試場(chǎng)強(qiáng)。通過(guò)測(cè)試，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到單頻點(diǎn)發(fā)射的指標(biāo)要求。自投入使用兩年間，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過(guò)了炎熱的夏季和寒冷的冬季，一直運(yùn)行正常，沒(méi)有損壞過(guò)任何器件，各部機(jī)器所測(cè)指標(biāo)均超過(guò)國(guó)家廣電要求的甲級(jí)指標(biāo)。之后THALES 工程師利用合肥發(fā)射臺(tái)1 部M2W-10kW 機(jī)型在此三頻分饋共塔的條件下，未另外采用帶通濾波器，成功地做完了數(shù)字廣播實(shí)驗(yàn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，發(fā)射機(jī)越來(lái)越先進(jìn)，過(guò)去電子管式發(fā)射機(jī)已被全固態(tài)發(fā)射機(jī)所取代，可是機(jī)器越先進(jìn)，尤其法國(guó)泰雷茲公司生產(chǎn)的M2W 和美國(guó)哈里斯公司生產(chǎn)的3DX 機(jī)器，對(duì)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)要求越嚴(yán)格，機(jī)器輸出網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有可調(diào)匹配調(diào)諧器件，特別是要求天調(diào)網(wǎng)絡(luò)要有足夠的帶寬，又要能濾除其他頻率的干擾。對(duì)天線輸出阻抗要求越高，對(duì)天線匹配網(wǎng)絡(luò)的要求也就越高、器件參數(shù)要求越高、工藝越精密，這也為廣播中波多頻點(diǎn)共塔網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和加工帶來(lái)更大的挑戰(zhàn)。合肥發(fā)射臺(tái)成功的設(shè)計(jì)為臺(tái)里節(jié)省了大量的人力、物力和經(jīng)費(fèi)，解決了多頻點(diǎn)發(fā)射的難題，也為其他臺(tái)站提供了很好的借鑒。