10kW中波廣播發(fā)射機(jī)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與調(diào)整方法

山西省廣播電視局陽(yáng)泉中波轉(zhuǎn)播臺(tái) 段震忠

陽(yáng)泉中波臺(tái)使用的10kW DAM全固態(tài)數(shù)字調(diào)幅中波發(fā)射機(jī)，具有完善的駐波比保護(hù)電路，在面板上有直觀的入射功率、反射功率、天線零位、濾波器零位等重要參數(shù)的指示，從事多年發(fā)射機(jī)維護(hù)工作，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)各種原因引起的天饋系統(tǒng)參數(shù)的變化，經(jīng)常導(dǎo)致發(fā)射機(jī)功率異常、無(wú)法開機(jī)等情況的發(fā)生，本文結(jié)合實(shí)例，從天調(diào)網(wǎng)絡(luò)存在的鄰頻干擾和發(fā)射機(jī)自身輸出網(wǎng)絡(luò)故障入手，介紹發(fā)射機(jī)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)原理及調(diào)整方法。

1 天調(diào)網(wǎng)絡(luò)受鄰頻干擾，發(fā)射機(jī)天線零位大

我臺(tái)站負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)播的廣播節(jié)目，載波頻率為846kHz，發(fā)射機(jī)輸出阻抗為50Ω，饋線特性阻抗為50Ω，附近有1098kHz的中波天線工作。

圖1為846kHz天調(diào)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。天調(diào)網(wǎng)絡(luò)是由匹配網(wǎng)絡(luò)、阻塞泄漏網(wǎng)絡(luò)、避雷系統(tǒng)等組成。匹配網(wǎng)絡(luò)由電感線圈L1、L2，電容C1、C2組成，完成天線與饋線間的阻抗匹配使天線更有效率地工作；MH線圈為防雷系統(tǒng)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)與發(fā)射設(shè)備起到保護(hù)作用；C3、L3、L4組成泄漏網(wǎng)絡(luò)，將1098kHz的高頻信號(hào)泄漏到地，消除鄰頻干擾。

圖1 846kHz天調(diào)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

匹配網(wǎng)絡(luò)的作用：發(fā)射機(jī)輸出阻抗為50Ω的純電阻阻抗，通過(guò)50Ω的饋線送到天調(diào)室，而天線則是隨著頻率和高度等參數(shù)變化的復(fù)數(shù)阻抗，為了使發(fā)射機(jī)的高頻能量最有效地傳送到天線并輻射出去，天線與饋線就必須達(dá)到良好的匹配，在二者中間設(shè)計(jì)一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)，使天線實(shí)部電阻和饋線阻抗相等，并抵消天線復(fù)數(shù)阻抗中的虛部電阻，完成阻抗匹配。

發(fā)射天線存在互異性，不僅是發(fā)射天線同時(shí)也是接收天線，能感應(yīng)到較強(qiáng)的射頻信號(hào)。1098kHz的高頻信號(hào)會(huì)從846kHz發(fā)射塔通過(guò)連接銅管進(jìn)入846kHz的天調(diào)室，并通過(guò)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)和饋線進(jìn)入發(fā)射機(jī)，影響發(fā)射機(jī)工作。遇到這種情況，我們就需要在原有的天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中增加阻塞和泄漏網(wǎng)絡(luò)，以消除鄰頻信號(hào)干擾。如圖1中，C3、L3、L4所組成的網(wǎng)絡(luò)為阻塞、泄漏網(wǎng)絡(luò)。

泄漏網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)原理：由于串聯(lián)諧振電路在諧振頻率附近的阻抗Z很低，把它并接在天調(diào)網(wǎng)絡(luò)并臂上的高阻抗和地之間，和諧振頻率同頻的高頻信號(hào)被有效地泄漏到大地。同時(shí)需要注意，在將鄰頻旁路入地時(shí)，要考慮到阻塞本頻。

（1）C3、L3在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中成并聯(lián)諧振，諧振于本頻846kHz，阻抗無(wú)窮大，對(duì)846kHz成開路狀態(tài)，本頻信號(hào)不入地直接送往天線。此時(shí)可以將并聯(lián)諧振視為阻塞846kHz的阻塞網(wǎng)絡(luò)。

（2）C3、L3并聯(lián)后再與L4串聯(lián)構(gòu)成串聯(lián)諧振，組成泄漏網(wǎng)絡(luò)。諧振于鄰頻1098kHz，串聯(lián)諧振時(shí)阻抗最小，該串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)直接入地，使鄰頻1098kHz的高頻信號(hào)入地，消除鄰頻干擾。

在實(shí)際安裝操作中，我們可以利用網(wǎng)絡(luò)分析儀來(lái)設(shè)計(jì)安裝泄漏網(wǎng)絡(luò)，分為兩步，舉例說(shuō)明：

第一步：C3、L3并聯(lián)諧振調(diào)整，阻塞本頻846kHz。

圖2 （a）串聯(lián)諧振 （b）泄漏網(wǎng)絡(luò)

斷開圖1中B、C點(diǎn)連接，斷開D點(diǎn)，變成圖2（a）所示的串聯(lián)諧振。使用網(wǎng)絡(luò)分析儀，設(shè)置中心頻率為846kHz±10kHz，校準(zhǔn)分析儀后連接B、C點(diǎn)，測(cè)量串聯(lián)諧振阻抗。通過(guò)調(diào)整L3電感接入圈數(shù)，使分析儀數(shù)值接近0，阻抗最小，則B、C 點(diǎn)諧振于本頻846kHz，調(diào)整好后重新接回天調(diào)系統(tǒng)。因?yàn)檎{(diào)整時(shí)我們是斷開連接，將B、C視為串聯(lián)諧振測(cè)試，在本頻846kHz的中心頻帶內(nèi)，阻抗為0±j0.04Ω，諧振于本頻，接入主網(wǎng)絡(luò)后B、C為并聯(lián)諧振，此時(shí)D點(diǎn)對(duì)地阻抗無(wú)窮大，達(dá)到阻塞本頻的目的。并聯(lián)諧振使用串聯(lián)諧振方式調(diào)整，直觀，易懂，操作簡(jiǎn)單。

第二步：C3、L3并聯(lián)后與L4組成的串聯(lián)諧振調(diào)整，泄漏鄰頻1098kHz。

斷開圖1中A、E兩點(diǎn)，變成圖2（b）所示的串聯(lián)諧振泄漏網(wǎng)絡(luò)。使用網(wǎng)絡(luò)分析儀，設(shè)置中心頻率為1098kHz±10kHz，校準(zhǔn)分析儀后連接A、E點(diǎn)，測(cè)量C3、L3、L4組成的串聯(lián)諧振阻抗。通過(guò)調(diào)整L4電感接入圈數(shù)，使分析儀數(shù)值接近0，阻抗最小，則A、E 點(diǎn)諧振于鄰頻1098kHz，調(diào)整完后接入主網(wǎng)絡(luò)，那么鄰頻1098kHz的感應(yīng)信號(hào)就會(huì)經(jīng)過(guò)串聯(lián)諧振入地，消除鄰頻信號(hào)干擾。

通過(guò)以上兩步操作，就完成了阻塞網(wǎng)絡(luò)、泄漏網(wǎng)絡(luò)的調(diào)試，以達(dá)到減少鄰頻高頻信號(hào)回饋天調(diào)室，影響發(fā)射機(jī)安全工作的目的。

2 發(fā)射機(jī)輸出網(wǎng)絡(luò)故障，更換元件后，需要重新調(diào)整網(wǎng)絡(luò)

發(fā)射機(jī)輸出網(wǎng)絡(luò)由二階帶通濾波器和T型阻抗微調(diào)網(wǎng)絡(luò)組成。如圖3所示，帶通濾波器由L101、C101、C102、L102、C103組成，T型阻抗微調(diào)網(wǎng)絡(luò)由L3、L4、L5、C4組成。筆者處理過(guò)輸出網(wǎng)絡(luò)電容破裂，電容與銅皮連接端斷裂的故障，在更換電容后，發(fā)射機(jī)開機(jī)功率達(dá)不到10kW標(biāo)稱功率（排除其他原因后），說(shuō)明網(wǎng)絡(luò)失諧，此時(shí)需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)重新調(diào)整，進(jìn)行阻抗匹配。具體操作為：

圖3 發(fā)射機(jī)輸出網(wǎng)絡(luò)

（1）測(cè)阻抗。斷開帶通濾波器串聯(lián)諧振輸入端L101的A點(diǎn)（如圖3）與發(fā)射機(jī)輸出銅棒的連接，校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)分析儀后，測(cè)試線接L101輸入端A，測(cè)得復(fù)數(shù)阻抗為3.3Ω-j6Ω，均不在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)(實(shí)部3.8-4.2Ω，虛部0Ω左右)。

（2）先冷調(diào)虛部線圈L101，盡量調(diào)整到0Ω左右。移動(dòng)線圈L101上A點(diǎn)處的連接夾頭一次，改變位置后固定夾頭用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量A點(diǎn)阻抗。不斷重復(fù)此操作，虛部數(shù)值變大就往反方向移動(dòng)夾頭，直到把虛部調(diào)到0Ω左右，實(shí)際最好值為-0.6Ω。

（3）熱調(diào)，找電流最大點(diǎn)。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試調(diào)整虛部阻抗到規(guī)定范圍內(nèi)后，將發(fā)射機(jī)輸出銅棒再與L101的A點(diǎn)連接，我們還需進(jìn)一步微調(diào)，以找到電流最大值點(diǎn)。發(fā)射機(jī)開高壓，電流指數(shù)40A。關(guān)機(jī)后，再次如冷調(diào)操作一樣移動(dòng)L101線圈A夾頭位置，固定夾頭，開高壓再看電流，電流比40A小，則往反方向移動(dòng)夾頭。電流變大，繼續(xù)向同方向移動(dòng)夾頭并看電流變大情況，重復(fù)操作直到電流出現(xiàn)變小趨勢(shì)時(shí)，那么上一次的電流即為電流最大值點(diǎn)，將A夾頭固定在最大值位置。實(shí)際最大值點(diǎn)開機(jī)后電流為45A。因?yàn)槭蔷_微調(diào)，所以每次夾頭移動(dòng)距離不宜過(guò)多。找電流最大值點(diǎn)是在借助網(wǎng)絡(luò)分析儀冷調(diào)虛部阻抗后，繼續(xù)通過(guò)調(diào)整串聯(lián)諧振線圈接入量觀察發(fā)射機(jī)電流表數(shù)值的變化趨勢(shì)，找到最匹配，最合適的點(diǎn)，使其最大程度濾除發(fā)射機(jī)輸出銅棒感應(yīng)的高次諧波。

（4）發(fā)射機(jī)滿載時(shí)電流為50A，所以還需要調(diào)整L102、C103并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)，使復(fù)數(shù)阻抗實(shí)部上升到4Ω左右。網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試線接L101的輸入端A，網(wǎng)絡(luò)分析儀顯示實(shí)部阻抗3.1Ω，反復(fù)調(diào)節(jié)輸出網(wǎng)絡(luò)中并聯(lián)諧振線圈L102的抽頭1位置（4Ω點(diǎn)），使實(shí)部達(dá)到4Ω左右。重新固定連接后開高壓，電流上升到49A，功率上升到9kW，手動(dòng)升功率到10kW，功放模塊開啟18塊，此時(shí)調(diào)整結(jié)束，發(fā)射機(jī)工作在正常狀態(tài)下，各項(xiàng)指標(biāo)符合要求。

結(jié)語(yǔ)：無(wú)論是發(fā)射機(jī)的輸出網(wǎng)絡(luò)調(diào)諧，還是天調(diào)系統(tǒng)阻抗匹配，都會(huì)影響發(fā)射機(jī)的正常工作，通過(guò)上面兩個(gè)實(shí)例為大家介紹了調(diào)節(jié)測(cè)試發(fā)射機(jī)輸出網(wǎng)絡(luò)、設(shè)計(jì)安裝天調(diào)系統(tǒng)阻塞、泄漏網(wǎng)絡(luò)的原理和方法，希望對(duì)大家在工作中處理發(fā)射機(jī)網(wǎng)絡(luò)失諧故障提供幫助。