中波天調(diào)復合網(wǎng)絡的設計與應用

桂茂森

(河南省信陽中波轉播臺,河南 信陽 464000)

1 高頻回饋的抑制

由于發(fā)射臺大多有多副天線工作(各天線間距離又較近),而每副天線大多使用雙頻共塔甚至三頻共塔,所以發(fā)射天線將感生出較高的不同頻率的多種射頻信號,這些信號通過天調(diào)網(wǎng)絡饋入發(fā)射機形成高頻回饋,若不加以有效抑制,發(fā)射機,特別是全固態(tài)發(fā)射機將無法進行工作[1]。

1.1 高頻回饋抑制的解決方法

常用的解決方法有:并接于網(wǎng)絡中的串聯(lián)諧振濾波器(吸收單元),串接于網(wǎng)絡中的并聯(lián)諧振濾波器(阻塞單元),帶通濾波器3 種方式。另外,防雷網(wǎng)絡中的L0也對高頻回饋有著一定的抑制作用。由于存在多個且強度各異的高頻回饋對本頻的干擾,所以簡單的并聯(lián)阻塞網(wǎng)絡和串聯(lián)吸收網(wǎng)絡已無法滿足抑制虧空的需求,本文重點介紹復合阻塞網(wǎng)絡和復合吸收網(wǎng)絡的設計要求及應用。

1.2 復合阻塞網(wǎng)絡

在阻塞單元的設計中,LC 并聯(lián)諧振阻抗的大小的選擇是關鍵,其決定著阻塞效果的好壞。電容一般采用高頻低損耗電容,容量在1 500～1 200 PF,帶寬則根據(jù)共塔頻率的發(fā)射功率和其他干擾信號強度大小選定,一般來說,其Q 值遠高于電感,而并聯(lián)諧振阻抗的選取主要取決于電感量及其Q 值大小。電感元件的等效并聯(lián)電阻越大,阻塞效果越好。但是當阻塞頻率與本頻很近時(雙頻共塔設計時,兩頻率之比值應大于1.25倍),就要考慮犧牲一定的阻塞效果,來保證網(wǎng)絡的通帶特性。這時電感的取值就要盡可能小,否則載波環(huán)流會很大,不僅增加損耗,還不利于載波邊帶發(fā)射的抑制。

在實際應用中,經(jīng)常采用復合阻塞網(wǎng)絡,即采用一個電抗原件與阻塞單元電路串聯(lián),在本頻上呈現(xiàn)串聯(lián)諧振狀態(tài),以消除對網(wǎng)絡阻抗匹配狀態(tài)的直接影響。

如圖1 和圖2 所示,圖1 和圖2 分別是阻塞頻率低于工作頻率時的復合阻塞網(wǎng)絡和阻塞頻率高于工作頻率時的復合阻塞網(wǎng)絡。

圖1 阻塞頻率低于工作頻率時的復合阻塞網(wǎng)絡

圖2 阻塞頻率高于工作頻率時的復合阻塞網(wǎng)絡

圖1 所示電路適用于阻塞頻率低于工作頻率的情況,L1、C1串聯(lián)諧振于工作頻率,對于阻塞頻率而言,該支路呈容抗,其電抗值X1和L2并聯(lián)諧振于所需阻塞的高頻回饋頻率。圖2 所示電路適用于阻塞頻率高于工作頻率的情況,L1、C1串聯(lián)諧振于工作頻率,但是該支路對于阻塞頻率而言呈感抗,其感抗值為X1;L2、C2串聯(lián)支路對于阻塞頻率而言呈容性,本支路不采用單個電容的原因是便于X1和X2并聯(lián)諧振與所需阻塞的高頻回饋頻率。

為了提高阻塞網(wǎng)絡的抑制效果,應該把阻塞網(wǎng)絡串接于低阻抗處。另外,為了防止邊帶反射過大,在設計阻塞網(wǎng)絡時,被阻塞的頻率應遠離工作頻率,同時不要在網(wǎng)絡通道中布置多個阻塞網(wǎng)絡,最好在2 個以內(nèi)。

1.3 復合吸收(陷波)網(wǎng)絡

在吸收單元中L 的選擇很關鍵,L 越大,濾波效果越好;L 越小,則邊帶反射和載波損耗的可能性就越大。當所吸收的頻率很接近載波頻率時,L 的取值要盡可能大,否則載波能量損耗和邊帶反射都會很大。

在實際應用中,經(jīng)常在吸收單元電路的兩端并聯(lián)一個電抗元件,并聯(lián)后的電路在本頻上呈并聯(lián)諧振狀態(tài),對網(wǎng)絡阻抗匹配的直接影響被消除。如果需要使用多個吸收單元,則可共用一個并聯(lián)電抗元件,其原理是一樣的。

如圖3 和圖4 所示,圖3 和圖4 分別是工作頻率低于被吸收頻率的復合吸收網(wǎng)絡和工作頻率高于被吸收頻率的復合吸收網(wǎng)絡。

圖3 工作頻率低于被吸收頻率的復合吸收網(wǎng)絡

圖4 工作頻率高于被吸收頻率的復合吸收網(wǎng)絡

采用復合吸收電路的好處,是它的接入和撤出對網(wǎng)絡匹配狀態(tài)影響不大。為了提高吸收網(wǎng)絡的抑制效果,應該把吸收網(wǎng)絡電路并接入高阻抗處。當兩個發(fā)射天線距離較近而且地網(wǎng)連接在一起時,高頻回饋抑制電路最好不要選擇吸收電路,而應選用阻塞電路來抑制鄰頻干擾[2]。

2 高頻回饋措施的選擇與統(tǒng)籌

各種高頻回饋抑制措施有利有弊,在設計時應綜合考慮各個方面因素,根據(jù)實際播出情況,權衡利弊,解決主要矛盾,兼顧次要矛盾。

如果臺內(nèi)播出頻率間隔小,天線距離又近,干擾強度大,可考慮使用吸收單元和阻塞單元進行分別濾除,在共塔網(wǎng)絡中,若遇較強的高頻回饋,則可考慮串接阻塞網(wǎng)絡給予濾除。在實際應用中,吸收單元或阻塞單元的總數(shù)量最好不要超過4 個,否則很難保證邊帶反射不超標。

如果干擾頻率個數(shù)較多,且都與工作頻率間隔較遠,干擾強度不是很大,則可考慮使用二階帶通濾波器或利用阻抗匹配電路的高通或低通特性給予集中濾除。高階帶通濾波器使用的元件多,調(diào)整復雜,一般情況不推薦使用[3]。

3 網(wǎng)絡運行的穩(wěn)定性

對于工作頻率較多、頻率間隔較近、共塔發(fā)射的中波臺,其天線網(wǎng)絡勢必呈現(xiàn)兩多一大的特點:即元件數(shù)量多、諧振回路多、Q 值大。隨之也就會產(chǎn)生網(wǎng)絡工作不穩(wěn)定并影響頻率特性等問題。

3.1 造成網(wǎng)絡穩(wěn)定性差的主要原因

當天調(diào)網(wǎng)絡諧振回路多、Q 值較大時,元件中的回路電流很大,所產(chǎn)生的熱耗也就大。當元件熱耗過大時,就會造成元件因溫度上升而形成的參數(shù)變化,致使網(wǎng)絡阻抗發(fā)生變化,發(fā)射機輸出回路失配。在網(wǎng)絡設計時,若該因素不加重視,極易造成因元件熱耗過大而產(chǎn)生溫升,導致網(wǎng)絡工作不穩(wěn)定,甚至造成元件損壞的情況,這也使得整套系統(tǒng)的傳輸發(fā)射效率降低。

其表現(xiàn)形式大多是在用電橋冷調(diào)時一切正常,在加入額定功率輸出時,剛開始表現(xiàn)正常,隨后不久發(fā)射機反射功率開始變大,輸出功率也略有降低。如熱耗不是很大,該狀態(tài)可進行維持;如熱耗過大,發(fā)射機就會因反射過大而降低功率,甚至關機。

3.2 解決方案及措施

(1)在諧振回路中,電容的溫度特性要好于電感,在遇到幾十度的溫差時,電感線圈的結構和銅線的電阻等都有微小變化,所以應重點考慮溫升引起的電感變化。在條件允許的情況下,電感線圈最好選用空心銅管,增加傳輸和散熱面積[4]。

(2)加大線圈銅管的直徑,降低損耗電阻,采用Q值高的電容。

(3)盡量減少網(wǎng)絡通道的阻塞網(wǎng)絡,甚至取消回饋信號不大的頻率阻塞網(wǎng)絡。

(4)在網(wǎng)絡設計時,應想辦法降低網(wǎng)絡并臂的電流或串臂的電壓。

(5)元件連線使用較粗的銅管或較寬銅帶,接觸緊密,增加接觸面,盡量減少接觸電阻。

(6)多個電感線圈在同一平面布局時,應分別布局成橫、縱、豎的位置,同時應在高于水平金屬板面10 cm以上的位置固定,以防止磁力線所產(chǎn)生的相互渦流,使線圈的損耗電阻加大。

(7)改善天調(diào)室通風環(huán)境盡量減少因冬夏季溫差過大,而造成的天調(diào)網(wǎng)絡工作的不穩(wěn)定性。

4 結語

隨著中波覆蓋頻率數(shù)的增加,雙頻共塔和三頻共塔技術的大量應用,傳統(tǒng)的中波天調(diào)網(wǎng)絡設計方案已不能滿足實際應用的需求,因此在天調(diào)網(wǎng)絡設計中必須根據(jù)實際工作環(huán)境,綜合統(tǒng)籌各方面的因素,在此基礎上不斷優(yōu)化和改進設計方案,并在實際運行中評估、驗證。在實際應用中,有時不得不犧牲某些局部設計要求,以確保網(wǎng)絡系統(tǒng)整體運行的安全可靠。在中波天調(diào)網(wǎng)絡的設計中,任何一種設計方案都不能做到盡善盡美,如何解決這些技術問題,正是為之探索和攻克的方向。