桂茂森

(河南省信陽中波轉(zhuǎn)播臺(tái),河南 信陽 464000)

1 高頻回饋的抑制

由于發(fā)射臺(tái)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(hào),這些信號(hào)通過天調(diào)網(wǎng)絡(luò)饋入發(fā)射機(jī)形成高頻回饋,若不加以有效抑制,發(fā)射機(jī),特別是全固態(tài)發(fā)射機(jī)將無法進(jìn)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(luò)中的串聯(lián)諧振濾波器(吸收單元),串接于網(wǎng)絡(luò)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(luò)中的L0也對(duì)高頻回饋有著一定的抑制作用。由于存在多個(gè)且強(qiáng)度各異的高頻回饋對(duì)本頻的干擾,所以簡單的并聯(lián)阻塞網(wǎng)絡(luò)和串聯(lián)吸收網(wǎng)絡(luò)已無法滿足抑制虧空的需求,本文重點(diǎn)介紹復(fù)合阻塞網(wǎng)絡(luò)和復(fù)合吸收網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)要求及應(yīng)用。

1.2 復(fù)合阻塞網(wǎng)絡(luò)

在阻塞單元的設(shè)計(jì)中,LC 并聯(lián)諧振阻抗的大小的選擇是關(guān)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(hào)強(qiáng)度大小選定,一般來說,其Q 值遠(yuǎn)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(dāng)阻塞頻率與本頻很近時(shí)(雙頻共塔設(shè)計(jì)時(shí),兩頻率之比值應(yīng)大于1.25倍),就要考慮犧牲一定的阻塞效果,來保證網(wǎng)絡(luò)的通帶特性。這時(shí)電感的取值就要盡可能小,否則載波環(huán)流會(huì)很大,不僅增加損耗,還不利于載波邊帶發(fā)射的抑制。

在實(shí)際應(yīng)用中,經(jīng)常采用復(fù)合阻塞網(wǎng)絡(luò),即采用一個(gè)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(duì)網(wǎng)絡(luò)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(shí)的復(fù)合阻塞網(wǎng)絡(luò)和阻塞頻率高于工作頻率時(shí)的復(fù)合阻塞網(wǎng)絡(luò)。

圖1 阻塞頻率低于工作頻率時(shí)的復(fù)合阻塞網(wǎng)絡(luò)

圖2 阻塞頻率高于工作頻率時(shí)的復(fù)合阻塞網(wǎng)絡(luò)

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(duì)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(duì)于阻塞頻率而言呈感抗,其感抗值為X1;L2、C2串聯(lián)支路對(duì)于阻塞頻率而言呈容性,本支路不采用單個(gè)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(luò)的抑制效果,應(yīng)該把阻塞網(wǎng)絡(luò)串接于低阻抗處。另外,為了防止邊帶反射過大,在設(shè)計(jì)阻塞網(wǎng)絡(luò)時(shí),被阻塞的頻率應(yīng)遠(yuǎn)離工作頻率,同時(shí)不要在網(wǎng)絡(luò)通道中布置多個(gè)阻塞網(wǎng)絡(luò),最好在2 個(gè)以內(nèi)。

1.3 復(fù)合吸收(陷波)網(wǎng)絡(luò)

在吸收單元中L 的選擇很關(guān)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(dāng)所吸收的頻率很接近載波頻率時(shí),L 的取值要盡可能大,否則載波能量損耗和邊帶反射都會(huì)很大。

在實(shí)際應(yīng)用中,經(jīng)常在吸收單元電路的兩端并聯(lián)一個(gè)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(duì)網(wǎng)絡(luò)阻抗匹配的直接影響被消除。如果需要使用多個(gè)吸收單元,則可共用一個(gè)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(fù)合吸收網(wǎng)絡(luò)和工作頻率高于被吸收頻率的復(fù)合吸收網(wǎng)絡(luò)。

圖3 工作頻率低于被吸收頻率的復(fù)合吸收網(wǎng)絡(luò)

圖4 工作頻率高于被吸收頻率的復(fù)合吸收網(wǎng)絡(luò)

采用復(fù)合吸收電路的好處,是它的接入和撤出對(duì)網(wǎng)絡(luò)匹配狀態(tài)影響不大。為了提高吸收網(wǎng)絡(luò)的抑制效果,應(yīng)該把吸收網(wǎng)絡(luò)電路并接入高阻抗處。當(dāng)兩個(gè)發(fā)射天線距離較近而且地網(wǎng)連接在一起時(shí),高頻回饋抑制電路最好不要選擇吸收電路,而應(yīng)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(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮各個(gè)方面因素,根據(jù)實(shí)際播出情況,權(quán)衡利弊,解決主要矛盾,兼顧次要矛盾。

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

如果干擾頻率個(gè)數(shù)較多,且都與工作頻率間隔較遠(yuǎn),干擾強(qiáng)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(fù)雜,一般情況不推薦使用[3]。

3 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的穩(wěn)定性

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

3.1 造成網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性差的主要原因

當(dāng)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)諧振回路多、Q 值較大時(shí),元件中的回路電流很大,所產(chǎn)生的熱耗也就大。當(dāng)元件熱耗過大時(shí),就會(huì)造成元件因溫度上升而形成的參數(shù)變化,致使網(wǎng)絡(luò)阻抗發(fā)生變化,發(fā)射機(jī)輸出回路失配。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí),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(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)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(shí)一切正常,在加入額定功率輸出時(shí),剛開始表現(xiàn)正常,隨后不久發(fā)射機(jī)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(jìn)行維持;如熱耗過大,發(fā)射機(jī)就會(huì)因反射過大而降低功率,甚至關(guān)機(jī)。

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(shí),電感線圈的結(jié)構(gòu)和銅線的電阻等都有微小變化,所以應(yīng)重點(diǎn)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(luò)通道的阻塞網(wǎng)絡(luò),甚至取消回饋信號(hào)不大的頻率阻塞網(wǎng)絡(luò)。

(4)在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)想辦法降低網(wǎng)絡(luò)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(gè)電感線圈在同一平面布局時(shí),應(yīng)分別布局成橫、縱、豎的位置,同時(shí)應(yīng)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(fēng)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(luò)工作的不穩(wěn)定性。

4 結(jié)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(shù)的大量應(yīng)用,傳統(tǒng)的中波天調(diào)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案已不能滿足實(shí)際應(yīng)用的需求,因此在天調(diào)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中必須根據(jù)實(shí)際工作環(huán)境,綜合統(tǒng)籌各方面的因素,在此基礎(chǔ)上不斷優(yōu)化和改進(jìn)設(shè)計(jì)方案,并在實(shí)際運(yùn)行中評(píng)估、驗(yàn)證。在實(shí)際應(yīng)用中,有時(shí)不得不犧牲某些局部設(shè)計(jì)要求,以確保網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)整體運(yùn)行的安全可靠。在中波天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)中,任何一種設(shè)計(jì)方案都不能做到盡善盡美,如何解決這些技術(shù)問題,正是為之探索和攻克的方向。