中波發(fā)射機雙頻共塔天線調(diào)配技術(shù)及應(yīng)用

【摘要】中波廣播作為傳統(tǒng)廣播方式，在信息傳播中仍扮演著重要角色。然而，中波發(fā)射機在頻譜利用上存在局限性，需要探索新的技術(shù)手段。雙頻共塔天線技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)同一塔架上同時工作于不同頻段，有效提高頻譜利用率和基礎(chǔ)設(shè)施效率。本文主要探討了中波發(fā)射機雙頻共塔天線調(diào)配技術(shù)的應(yīng)用，通過對該技術(shù)的原理和實際應(yīng)用的研究，分析了其在提高中波發(fā)射效率和信號質(zhì)量方面的作用，并提出了一些優(yōu)化與改進(jìn)的建議，以供參考。

【關(guān)鍵詞】中波發(fā)射機；雙頻共塔天線技術(shù)；廣播電視傳播服務(wù)

中圖分類號：G212" " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A" " " " " " " " " " " " " " DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2024.23.046

隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展，對無線通信頻譜的利用率提出了更高的要求。在現(xiàn)有的通信系統(tǒng)中，中波發(fā)射機作為傳統(tǒng)廣播通信的重要手段，其頻譜資源相對有限。為了提高頻譜利用效率，降低基礎(chǔ)設(shè)施成本，實現(xiàn)多頻段信號的有效傳輸，雙頻共塔天線調(diào)配技術(shù)應(yīng)運而生。本文旨在探討中波發(fā)射機雙頻共塔天線調(diào)配技術(shù)的應(yīng)用，通過對該技術(shù)的深入研究，為提高通信系統(tǒng)的性能和效率提供理論依據(jù)和實踐指導(dǎo)。

1. 中波發(fā)射機雙頻共塔天線調(diào)配技術(shù)原理

1.1 中波發(fā)射機的工作原理

中波發(fā)射機是一種用于廣播中波頻段的無線電發(fā)射設(shè)備。其工作原理：首先，信號源產(chǎn)生的基帶信號可以是來自錄音室、調(diào)制器或其他音頻源的信號，音頻源信號包含需傳輸?shù)囊纛l信息。然后，基帶信號經(jīng)過調(diào)制器調(diào)制后與特定的載波信號結(jié)合。在中波發(fā)射中，通常采用調(diào)幅（Amplitude Modulation，AM）調(diào)制方式，即根據(jù)基帶信號的振幅變化來調(diào)整載波信號的振幅，調(diào)制后的信號經(jīng)過功率放大器，增加其幅度以便能夠覆蓋更遠(yuǎn)的距離。這個過程需要確保信號的質(zhì)量和穩(wěn)定性，以保證廣播的可靠性。最后，放大后的信號通過天線輻射出去，成為電磁波，傳播到空間中[1]。

1.2 雙頻共塔天線的工作原理

雙頻共塔天線是一種能夠在同一塔上同時發(fā)射兩個不同頻率的無線電波的天線。雙頻共塔天線采用特殊設(shè)計，使得天線在兩個不同頻率下都能保持良好的輻射性能[2]。通過調(diào)整天線中的頻率選擇器，選擇所需的頻率進(jìn)行發(fā)射。將發(fā)射機輸出的高頻信號分成兩個不同頻率的信號，分別通過兩個獨立的發(fā)射通道進(jìn)行發(fā)射。兩個不同頻率的信號分別通過各自的天線發(fā)射到空中。

1.3 調(diào)配技術(shù)的基本原理和方法

調(diào)配技術(shù)是指在中波發(fā)射機與雙頻共塔天線之間，通過調(diào)整和優(yōu)化，實現(xiàn)兩個不同頻率信號的有效發(fā)射[3]。通過調(diào)整發(fā)射機的輸出功率、天線增益、頻率選擇器等參數(shù)，使得兩個不同頻率的信號在空中形成合適的覆蓋范圍。根據(jù)兩個頻率信號的覆蓋需求，合理分配發(fā)射機的輸出功率。通過調(diào)整天線增益，使得兩個頻率信號在空中形成合適的覆蓋范圍。根據(jù)實際需求，調(diào)整頻率選擇器，確保兩個頻率信號在空中形成合適的覆蓋范圍。通過調(diào)整天線相位，使得兩個頻率信號在空中形成合適的覆蓋范圍。在實際發(fā)射過程中，不斷調(diào)整和優(yōu)化各項參數(shù)，以達(dá)到最佳發(fā)射效果。

2. 中波發(fā)射機雙頻共塔天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的分析與設(shè)計

2.1 調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的作用與要求

將發(fā)射機輸出的射頻信號從工作頻率轉(zhuǎn)換到天線的工作頻率，以滿足天線的設(shè)計要求。確保發(fā)射機與天線之間的阻抗匹配，減少信號反射，提高傳輸效率。在雙頻共塔系統(tǒng)中，調(diào)配網(wǎng)絡(luò)需要實現(xiàn)兩個頻率的信號分離與合并，避免相互干擾。通過合理設(shè)計調(diào)配網(wǎng)絡(luò)，降低互調(diào)干擾，保證信號質(zhì)量。對于調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計，應(yīng)確保兩個頻率之間的隔離度足夠高，以降低互調(diào)干擾。

2.2 調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)計算與優(yōu)化

首先根據(jù)發(fā)射機和天線的工作阻抗，計算調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的阻抗匹配參數(shù)，如串聯(lián)電容、并聯(lián)電感等。再根據(jù)天線的工作頻率和發(fā)射機的工作頻率，計算頻率轉(zhuǎn)換參數(shù)，如串聯(lián)電感、并聯(lián)電容等。然后根據(jù)兩個頻率的差值，計算分頻與合頻參數(shù)，如串聯(lián)電感、并聯(lián)電容等。并利用仿真軟件對調(diào)配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真，分析其性能，最后根據(jù)仿真結(jié)果調(diào)整參數(shù)，實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計。

3. 中波發(fā)射機雙頻共塔天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的調(diào)試與測試

3.1 調(diào)試的目的與原則

調(diào)試中波發(fā)射機雙頻共塔天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的目的在于確保天線系統(tǒng)在雙頻段內(nèi)均能實現(xiàn)高效、穩(wěn)定的信號傳輸。確保天線在兩個頻率段內(nèi)均能正常工作，避免相互干擾。優(yōu)化天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)，使天線在兩個頻率段內(nèi)具有最佳性能。保證天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)在長期運行中的穩(wěn)定性和可靠性。

3.2 調(diào)試的步驟與方法

檢查天線、調(diào)配網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)設(shè)備是否完好，確保調(diào)試環(huán)境符合要求。檢查調(diào)配網(wǎng)絡(luò)元件是否完好，連接是否牢固，確保無虛接、短路等現(xiàn)象。使用駐波比測試儀對天線進(jìn)行駐波比測試，確保天線在兩個頻率段內(nèi)的駐波比均小于1.5。使用天線增益測試儀對天線進(jìn)行增益測試，確保天線在兩個頻率段內(nèi)的增益符合設(shè)計要求。根據(jù)測試結(jié)果，對調(diào)配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整，使天線在兩個頻率段內(nèi)均能實現(xiàn)最佳性能。在調(diào)整調(diào)配網(wǎng)絡(luò)后，再次進(jìn)行駐波比和增益測試，確保調(diào)整效果。

3.3 調(diào)試與測試結(jié)果分析

在兩個頻率段內(nèi)，天線的駐波比均小于1.5，滿足設(shè)計要求。在兩個頻率段內(nèi)，天線的增益符合設(shè)計要求，且在調(diào)整調(diào)配網(wǎng)絡(luò)后，增益有所提升。在長期運行過程中，天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性和可靠性。

4. 中波發(fā)射機雙頻共塔天線系統(tǒng)的性能評估

4.1 帶寬與增益分析

天線的設(shè)計應(yīng)確保在兩個工作頻率上均能提供足夠的帶寬和增益，通常需要采用多頻段設(shè)計，以適應(yīng)不同頻率的需求。天線與發(fā)射機之間的匹配程度對帶寬和增益有重要影響，良好的匹配可以減少信號反射，提高傳輸效率。天線增益越高，信號傳輸距離越遠(yuǎn)。在雙頻共塔系統(tǒng)中，需要確保兩個頻率上的增益均達(dá)到設(shè)計要求。

4.2 互調(diào)失真與諧波抑制分析

互調(diào)失真是指兩個或多個頻率信號在非線性元件中產(chǎn)生的新頻率信號，在雙頻共塔系統(tǒng)中，需要確?；フ{(diào)失真在可接受范圍內(nèi)。諧波抑制是指抑制天線系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波信號，在雙頻共塔系統(tǒng)中，需要確保諧波信號在可接受范圍內(nèi)，以避免對其他頻率的干擾。頻率隔離是指兩個工作頻率之間的隔離度，良好的頻率隔離可以降低互調(diào)失真和諧波干擾。

4.3 系統(tǒng)效率與可靠性評估

系統(tǒng)效率是指天線系統(tǒng)將輸入功率轉(zhuǎn)換為輸出功率的能力，在雙頻共塔系統(tǒng)中，需要確保系統(tǒng)效率達(dá)到設(shè)計要求?？煽啃允侵柑炀€系統(tǒng)在長時間運行過程中保持穩(wěn)定性能的能力，包括抗干擾能力、抗風(fēng)能力、抗腐蝕能力等。系統(tǒng)維護(hù)是確保天線系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行的關(guān)鍵，需要定期檢查天線系統(tǒng)，及時發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行維修。

5. 中波發(fā)射機雙頻共塔天線調(diào)配技術(shù)在廣播電視領(lǐng)域的應(yīng)用問題

5.1 頻率干擾問題

5.1.1 互調(diào)產(chǎn)物的影響

在雙頻共塔天線系統(tǒng)中，由于不同頻率的信號在同一塔上傳輸，會產(chǎn)生互調(diào)產(chǎn)物?；フ{(diào)產(chǎn)物是指兩個或多個頻率信號在非線性元件（如放大器、混頻器等）中混合產(chǎn)生的新的頻率成分。互調(diào)產(chǎn)物會對廣播電視信號產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致信號質(zhì)量下降。具體表現(xiàn)為：①產(chǎn)生新的干擾信號，干擾原有信號；②影響接收機的選擇性，降低接收機的抗干擾能力；③增加接收機的噪聲，降低接收機的信噪比；④影響鄰頻信號，可能導(dǎo)致鄰頻干擾[4]。

5.1.2 鄰頻干擾的影響

在雙頻共塔天線系統(tǒng)中，由于頻率間隔較小，相鄰頻率的信號可能會相互干擾，產(chǎn)生鄰頻干擾。鄰頻干擾會對廣播電視信號產(chǎn)生干擾，具體表現(xiàn)為：①降低信號質(zhì)量，影響觀眾收看；②增加接收機的噪聲，降低接收機的信噪比；③影響鄰頻信號，可能導(dǎo)致鄰頻干擾；④增加系統(tǒng)復(fù)雜度，提高維護(hù)成本。

5.2 阻抗匹配問題

5.2.1 天線阻抗的影響

天線所處環(huán)境的溫度、濕度、風(fēng)速等都會對天線阻抗產(chǎn)生影響。例如，溫度升高會導(dǎo)致天線材料膨脹，從而改變天線阻抗；濕度增加引起天線表面附著水膜，改變天線表面阻抗；風(fēng)速變化可能影響天線結(jié)構(gòu)，進(jìn)而改變天線阻抗。天線的設(shè)計、尺寸、材料等都會影響天線阻抗[5]。例如，天線尺寸的變化會導(dǎo)致天線阻抗的變化；不同材料的天線阻抗特性不同，從而影響阻抗匹配。饋線的長度、類型、阻抗等都會對天線阻抗產(chǎn)生影響。例如，饋線長度過長會導(dǎo)致信號反射，影響阻抗匹配；饋線阻抗與天線阻抗不匹配，也會導(dǎo)致信號反射。發(fā)射機的輸出阻抗、頻率等都會影響天線阻抗。例如，發(fā)射機輸出阻抗與天線阻抗不匹配，會導(dǎo)致信號反射；發(fā)射機頻率的變化也會影響天線阻抗。

5.2.2 調(diào)配網(wǎng)絡(luò)對阻抗匹配的影響

調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計應(yīng)考慮天線阻抗、饋線阻抗、發(fā)射機輸出阻抗等因素，確保天線與饋線、發(fā)射機之間的阻抗匹配。在實際應(yīng)用中，由于環(huán)境、天線結(jié)構(gòu)等因素的變化，需要不斷調(diào)整調(diào)配網(wǎng)絡(luò)，以保持阻抗匹配。調(diào)整過程中，應(yīng)關(guān)注調(diào)配網(wǎng)絡(luò)對天線阻抗、饋線阻抗、發(fā)射機輸出阻抗的影響。調(diào)配網(wǎng)絡(luò)在調(diào)整阻抗匹配的過程中，會產(chǎn)生一定的損耗。損耗過大可能導(dǎo)致信號衰減，影響傳輸效果。

5.3 功率分配不均問題

5.3.1 雙頻信號功率分配的難點

中波發(fā)射機雙頻共塔天線調(diào)配技術(shù)中，通常涉及兩個不同頻率的信號發(fā)射。由于頻率差異，兩個信號的傳播特性、天線增益、輻射方向圖等均有所不同，導(dǎo)致功率分配難以精確控制。天線在接收和發(fā)射不同頻率的信號時，其特性參數(shù)（如阻抗、駐波比等）也會發(fā)生變化。這使得在功率分配過程中，需要根據(jù)不同頻率的特性進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，增加了分配難度。廣播電視發(fā)射過程中，受到地形、天氣等環(huán)境因素的影響，兩個頻率的信號在傳播過程中可能存在不同程度的衰減。這進(jìn)一步加劇了功率分配的不均勻性。

5.3.2 對發(fā)射效果的影響

功率分配不均會導(dǎo)致兩個頻率的信號在傳輸過程中出現(xiàn)信號強度差異，進(jìn)而影響信號質(zhì)量。對于接收端而言，信號質(zhì)量下降將導(dǎo)致圖像和聲音質(zhì)量下降，影響用戶體驗。功率分配不均可能導(dǎo)致部分頻率的信號過強，從而對其他頻率的信號產(chǎn)生干擾。這種干擾現(xiàn)象會降低整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。功率分配不均會導(dǎo)致部分區(qū)域的信號覆蓋不足，影響廣播電視信號的接收效果。這不利于廣播電視信號的廣泛覆蓋，也限制了其在廣播電視領(lǐng)域的應(yīng)用。

6. 中波發(fā)射機雙頻共塔天線調(diào)配技術(shù)在廣播電視領(lǐng)域的應(yīng)用對策

6.1 頻率干擾的解決措施

6.1.1 優(yōu)化頻率規(guī)劃與分配

根據(jù)廣播電視頻譜資源的特點，合理規(guī)劃中波發(fā)射機雙頻共塔天線的頻率分配，確保不同頻率之間的間隔足夠大，降低頻率干擾的可能性。在頻率分配過程中，遵循公平、公正、公開的原則，確保各廣播電視機構(gòu)在頻率使用上的合法權(quán)益。對已分配的頻率進(jìn)行定期評估，根據(jù)實際使用情況調(diào)整頻率分配，以減少頻率干擾。

6.1.2 采用濾波技術(shù)減少干擾

針對中波發(fā)射機雙頻共塔天線，設(shè)計具有較高濾波性能的濾波器，以降低頻率干擾。根據(jù)實際頻率干擾情況，調(diào)整濾波器參數(shù)，提高濾波效果。在發(fā)射機前端和后端分別設(shè)置濾波器，形成多級濾波結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高濾波效果。確保濾波器處于良好工作狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并解決濾波器故障，降低頻率干擾。

6.2 阻抗匹配的改進(jìn)方法

6.2.1 實時監(jiān)測與調(diào)整天線阻抗

采用先進(jìn)的監(jiān)測設(shè)備，實時監(jiān)測天線阻抗的變化情況。通過分析阻抗變化趨勢，及時調(diào)整天線參數(shù)，確保天線阻抗始終處于最佳狀態(tài)。建立阻抗匹配數(shù)據(jù)庫，記錄不同頻率、不同環(huán)境下的天線阻抗數(shù)據(jù)。根據(jù)實際需求，快速查找匹配方案，提高調(diào)配效率。利用人工智能技術(shù)，對天線阻抗進(jìn)行智能預(yù)測和調(diào)整。通過分析歷史數(shù)據(jù)，建立阻抗變化模型，實現(xiàn)自動調(diào)整天線阻抗，降低人工干預(yù)。

6.2.2 改進(jìn)調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計

優(yōu)化調(diào)配網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。在設(shè)計過程中，要充分考慮天線阻抗、頻率、環(huán)境等因素，確保調(diào)配網(wǎng)絡(luò)在復(fù)雜環(huán)境下仍能保持良好的性能。采用新型調(diào)配元件，提高調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的靈活性和適應(yīng)性。例如，采用可調(diào)電感、電容等元件，實現(xiàn)快速調(diào)整天線阻抗，滿足不同頻率、不同環(huán)境的需求。加強調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的熱設(shè)計，提高其在高溫、高濕等惡劣環(huán)境下的穩(wěn)定性。通過選用耐高溫、耐腐蝕的調(diào)配元件，確保調(diào)配網(wǎng)絡(luò)在長期運行中保持良好的性能。優(yōu)化調(diào)配網(wǎng)絡(luò)布局，降低電磁干擾。在設(shè)計過程中，應(yīng)充分考慮天線、調(diào)配網(wǎng)絡(luò)、饋線等之間的相互影響，確保信號傳輸質(zhì)量。

6.3 功率分配不均的應(yīng)對策略

6.3.1 精準(zhǔn)的功率分配算法與控制

采用先進(jìn)的功率分配算法，如自適應(yīng)功率分配算法，根據(jù)實際需求動態(tài)調(diào)整各頻段的功率分配，實現(xiàn)功率的合理分配。建立實時監(jiān)測系統(tǒng)，對功率分配情況進(jìn)行實時監(jiān)控，確保功率分配的準(zhǔn)確性。優(yōu)化功率分配算法，提高算法的適應(yīng)性和魯棒性，以應(yīng)對復(fù)雜多變的傳輸環(huán)境。

6.3.2 設(shè)備的優(yōu)化與調(diào)整

對發(fā)射機進(jìn)行定期維護(hù)和保養(yǎng)，確保設(shè)備運行穩(wěn)定，降低功率分配不均的可能性。優(yōu)化天線設(shè)計，提高天線增益，降低功率分配不均的影響。調(diào)整天線塔的塔身結(jié)構(gòu)，確保天線在塔上的安裝位置合理，減少因塔身結(jié)構(gòu)引起的功率分配不均。采用多頻共塔天線調(diào)配技術(shù)，實現(xiàn)不同頻段信號的優(yōu)化分配，降低功率分配不均的風(fēng)險。對設(shè)備進(jìn)行升級改造，引入新技術(shù)，提高設(shè)備的功率分配能力。

7. 結(jié)束語

本文深入探討了中波發(fā)射機雙頻共塔天線調(diào)配技術(shù)的應(yīng)用。隨著技術(shù)的不斷成熟和成本的降低，雙頻共塔天線調(diào)配技術(shù)在通信領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊，有望成為未來通信系統(tǒng)的重要技術(shù)手段。這一研究成果不僅為我國中波廣播事業(yè)提供了技術(shù)支持，也為天線設(shè)計、調(diào)配和優(yōu)化提供了新的思路和方法。在今后的工作中，應(yīng)繼續(xù)深入研究天線技術(shù)，為我國廣播事業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

參考文獻(xiàn)：

[1]單鵬.中波發(fā)射機工作原理及常見故障維修改進(jìn)方法[J].西部廣播電視，2024，45（07）：225-228.

[2]宋卓.中波發(fā)射機雙頻共塔天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)分析與調(diào)試[J].電聲技術(shù)，2022，46（08）：29-31.

[3]王紅紅.試析數(shù)字調(diào)制中波廣播發(fā)射機的改頻工程[J].西部廣播電視，2022，43（05）：231-234.

[4]羅春美.中波廣播雙頻共塔天線匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電子世界，2021（24）：65-66.

[5]趙淑蘭.中波發(fā)射臺雙頻共塔天饋系統(tǒng)兩例故障分析[J].電子世界，2021（10）：69-70.