劉學生

【摘要】本文簡要分析了遼寧省西部地區(qū)某中波臺三頻共塔天線調配網絡原理，介紹了其中并聯諧振型預調網絡的使用，此預調網絡的應用方式可供網絡設計者參考。

【關鍵詞】中波;三頻共塔;并聯諧振式預調網絡;駐波比帶寬;隔離度;靜電防雷電感

中圖分類號：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.15.002

預調網絡，用于調整中波天線塔對某一個或多個頻率所呈現的阻抗。預調網絡也叫做天線塔的低負荷。預調網絡不是必需的。對于多頻共塔，如果天線塔在幾個頻率上的阻抗實部相差懸殊，一般需要使用預調網絡對各個頻道的阻抗實部予以平衡，否則實部大的頻道上的阻塞網絡需要減小電容值才能達到足夠的功率衰減，這會使該頻道上的帶寬減小。

預調網絡在單頻單塔環(huán)境下也有應用。在低頻低塔天調網絡設計中起到了關鍵的作用。低頻低塔環(huán)境下的540KHz比較常見，根據天線阻抗實部大小和虛部的電抗性質，在天線塔底部添加一個電抗性質相反的電抗元件（電感或電容），與天線阻抗構成并聯諧振網絡。

通過計算或仿真計算，找到一個比較適合的實部值，這個實部變化越緩和越好。對于這個實部數值，單頻單塔則直接目標為饋線特性阻抗，一般為50歐姆。多頻共塔則需要把實部調整到與其它頻道的實部接近或相等。

1. 技術背景

我國現有的中波廣播頻率為526.5～1606.5KHz，頻率間隔為9KHz。從標稱載頻531KHz到1602KHz為止，共有120個頻道。每個頻道工作帶寬9KHz。

與過去傳統的電子管發(fā)射機相比，全固態(tài)中波廣播發(fā)射機對天線匹配網絡要求更高，更細致。不僅要考慮載波點上的阻抗匹配，更要考慮通帶內的幅頻特性，而且要求阻帶有足夠的衰減。這就是說，既要讓通帶內的廣播信號低損耗地順利通過，又阻止其它不需要的信號通過，特別是鄰近的其它廣播信號倒送回來。

對于中波廣播發(fā)射機，天調網絡駐波比小于1.25的工作總帶寬，最低要求是9KHz。

對于不同的發(fā)射功率，隔離度要求的衰減數值也不同。對于額定功率10KW的發(fā)射機，理論上要求邊帶功率衰減40dB，實踐中一般在載波點正負5KHz頻點上的邊帶功率衰減達到30dB以上，可以正常工作。對于額定功率200KW的發(fā)射機，理論上要求邊帶功率衰減53dB。

隔離度夠用就可以，不必過度衰減。在駐波比帶寬吃緊時，減輕隔離度還可以釋放出一點帶寬。駐波比帶寬也不是越寬越好。一般總帶寬20KHz已經足夠。太寬不利于防止雷電脈沖。

2. 應用實例

遼寧省西部地區(qū)某中波臺，現有一座76米底部絕緣拉線塔，上面承載著540KHz/10KW，801KHz/10KW，1089KHz/10KW，三頻共塔發(fā)射業(yè)務，其中540KHz天線阻抗為18-j54，801KHz天線阻抗為45+j180，1089KHz天線阻抗為1000+j800。上述三個頻率的發(fā)射機饋線特性阻抗都是50歐姆。該網絡由哈廣專業(yè)技術人員設計，自2012年投入安裝使用，至今已經運行了近10年。

下面簡要分析該三頻共塔調網絡原理，原理圖見（圖1）

2.1 預調網絡

低頻低塔條件下，中波天線阻抗實部電阻一般都較小，天線帶寬比較狹窄。工程設計上一般都是給天線底部加一個電感（或電容），利用并聯諧振的特點，提高天線阻抗的實部電阻，從而增加帶寬。

在（圖1）中，L12與C7并聯諧振在801KHz上，L9與C2并聯諧振在1089KHz上，通過計算可知，L12與C7組成的并聯諧振網絡對于540KHz相當于一個電感，L9與C2組成的并聯諧振網絡對于540KHz也相當于一個電感，這兩個并聯諧振網絡串接起來，對于540KHz相當于一個43uH的電感，這個等效的43uH的電感就是540KHz頻道的預調網絡，因為分別并聯諧振在801KHz和1089KHz上，所以這個預調網絡是專門為540KHz頻道做的一個預調網絡。

通過計算可知，天線底部加了這樣一個并聯諧振式預調網絡之后，540KHz的天線阻抗由18-j54歐姆變成了34.9-j72.1歐姆，實部提高了近一倍。801KHz和1089KHz的天線阻抗不變。

理論上，801KHz和1089KHz這兩個頻道可以對540KHz的專用預調網絡視而不見而直接上天線了。通過仿真計算可知，540KHz通道上駐波比小于1.25的帶寬達到了10KHz。

2.2 阻塞網絡

阻塞網絡常用電感L與電容C組成的并聯諧振網絡實現。這種網絡阻塞效果好，也容易實現。

阻塞網絡電容和電感用多大數值為好，這需要根據功率的大小和頻道間隔遠近而定，必須要有足夠的衰減。對于額定功率10KW的發(fā)射機，理論上邊帶功率衰減40dB已經足夠。

在1089KHz通道上，L13與C17并聯諧振在801KHz上，L1與C5并聯諧振在540KHz上，

阻止來自801KHz和540KHz這兩個通道的功率倒灌。

在540KHz通道上，L3與C6并聯諧振在801KHz上，阻止來自801KHz通道的功率倒灌。

在801KHz通道上，L7與C8并聯諧振在540KHz上，阻止來自540KHz通道的功率倒灌。

L5與C73并聯諧振在1089KHz上，作為801KHz與540KHz的共用阻塞網絡，阻止來自1089KHz通道的功率倒灌。

這樣就實現每個頻道都在阻止其它兩個頻道功率倒灌。

2.3 T型匹配網絡

三個頻道使用的都是的T型匹配網絡。C16和L16，C4和L4，C9和L11，都是用來中和天線阻抗的虛部，它們大致諧振于各自頻道上。C15，L8，L2分別用來把阻抗實部調節(jié)到50歐姆。每個末端的串聯支路都是用來把阻抗虛部調整到接近于零歐姆。

2.4 天線靜電泄放網絡

對于底部對地絕緣的中波天線，在設計天調網絡時必須考慮天線塔的靜電接地問題。在天調網絡設計時必須給天線塔留一個直流接地的通道。

540KHz的專用預調網絡同時也是作為天線靜電泄放網絡使用的。L12和L9給天線塔留了一個直流接地的通道。

天線匹配網絡的每一個頻道，相當于開啟了一個雙向的窗口，高頻電磁波可以出去到天線上，也可以從天線那里無阻礙地進來，但是僅限于工作載波通道。這個通道越寬，對應這個頻率的雷電脈沖進來的概率也就越大。從防雷電的角度考慮，天調網絡的駐波比帶寬不宜過寬，對于全固態(tài)中波廣播發(fā)射機而言，駐波比小于1.25的總帶寬最多不應大于20KHz，通頻帶邊沿衰減越陡峭越好。

電感線圈把天線直流接地的方法，只能減少天線塔基因靜電泄放而造成天線負載瞬間短路的概率，并不能阻止對應工作載波頻率的雷電脈沖進入天饋線系統。

3. 結束語

駐波比帶寬和隔離度是中波天線匹配網絡的兩個重要參數。通過計算機仿真分析，本實例中801KHz通道上駐波比小于1.25的帶寬沒有達到9KHz。仿真結果表明，是預調網絡對801KHz的邊帶影響所致，繼續(xù)擴展801KHz的帶寬也沒有明顯改善。雖然預調網絡中有對地并聯諧振于801KHz的阻塞網絡的存在，但預調網絡在801KHz邊帶上阻抗快速減小，其對801KHz附近正負5KHz的阻抗不可視為無窮大。

一個天調網絡在設計之初，要根據天線實測數據來決定是否需要使用預調網絡。兩組并聯諧振網絡串接起來作為預調網絡的應用實例少見，此案例僅供技術同行借鑒和參考。

在不使用預調網絡的前提下，對540KHz和801KHz使用寬帶匹配設計法，通過計算機仿真，我們已經成功設計出新的完全符合行業(yè)標準的天調網絡。

參考文獻：

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