李國(guó)武，劉志強(qiáng)

（1.河南省新鄉(xiāng)中波轉(zhuǎn)播臺(tái)，河南 新鄉(xiāng) 453000；2.河南省焦作中波轉(zhuǎn)播臺(tái)，河南 焦作 454000）

0 引言

一般發(fā)射天線離發(fā)射機(jī)房距離較遠(yuǎn)，之間需要一根饋線，在正常情況下，天線的輸入阻抗和饋線的特性阻抗是不相同的，為了達(dá)到天線的輸入阻抗（R+jX）和饋線的特性阻抗相匹配，要減少反射波，降低饋線上的駐波比，這樣才能提高效率和保障安全，這種情況下需要在天線的輸入端與饋線之間接入一套阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，以此實(shí)現(xiàn)天線的輸入阻抗與饋線的特性阻抗相匹配。當(dāng)采用雙頻或三頻共用天線工作時(shí)，對(duì)于每個(gè)工作頻率而言，就存在相鄰頻率干擾問(wèn)題，尤其是頻率之間的間隔較近時(shí)，干擾就更為嚴(yán)重。通常情況下，為了抑制和濾除鄰頻干擾信號(hào)，只需在工作頻率通路串聯(lián)或并聯(lián)相應(yīng)的吸收回路和阻塞網(wǎng)絡(luò)即可解決[1]。

1 雙頻共用天線匹配網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)要求

在正常情況下，雙頻共用天線匹配網(wǎng)絡(luò)由預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)、匹配網(wǎng)絡(luò)、阻塞網(wǎng)絡(luò)和吸收回路等部分組成，除此之外還要充分考慮天線匹配網(wǎng)絡(luò)的防雷效果。

（1）在雙頻共天線匹配網(wǎng)絡(luò)中，兩頻共用天線的兩個(gè)頻率的比按廣電總局編制的設(shè)計(jì)手冊(cè)要求應(yīng)大于1.25，即

（2）匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)時(shí)必須和饋線的阻抗相匹配，并且有良好的通帶特性，將其他頻率對(duì)本塔發(fā)射的頻率影響降至最低[2]。

（3）應(yīng)盡量簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，使用盡可能少的元器件，這樣做的好處是減少損耗和方便安裝、調(diào)試。

（4）在選用元器件時(shí)，應(yīng)盡可能地使用電氣特性好、耐壓值高的元器件。在電容的選取過(guò)程中，若單只電容不能夠滿足耐壓和功率的要求，可采用電容串并聯(lián)方式以達(dá)到耐壓和功率的要求[3]。

（5）阻塞網(wǎng)絡(luò)是一把雙刃劍，阻塞網(wǎng)絡(luò)在抑制阻塞頻率的同時(shí)也會(huì)對(duì)主頻呈現(xiàn)出一定的電抗，并且上下邊頻處的電抗值會(huì)有所不同，也就是說(shuō)經(jīng)過(guò)阻塞網(wǎng)絡(luò)后，會(huì)產(chǎn)生邊頻差，當(dāng)邊頻差積累到一定程度時(shí)，會(huì)影響到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，所以阻塞網(wǎng)絡(luò)應(yīng)盡可能少用，最多不超過(guò)兩個(gè)[4]。

（6）當(dāng)主頻與本臺(tái)其他頻率相互干擾時(shí)應(yīng)增加吸收回路，這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾信號(hào)陷波消除，而對(duì)原電路無(wú)影響。

（7）有效防雷措施。雷電會(huì)對(duì)匹配網(wǎng)絡(luò)及發(fā)射機(jī)產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞，所以在匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)中防雷措施也是必須要考慮進(jìn)去的。通常匹配網(wǎng)絡(luò)中的防雷措施有：石墨放電球、對(duì)地電感（微亨級(jí)電感）、隔直電容、移相網(wǎng)絡(luò)等[5]。

（8）在設(shè)計(jì)匹配網(wǎng)絡(luò)時(shí)，還應(yīng)考慮網(wǎng)絡(luò)的散熱問(wèn)題。整個(gè)天調(diào)室一般由銅皮包裹，尤其夏季，一些性能不佳的元器件在高溫下電氣參數(shù)會(huì)發(fā)生變化，從而造成匹配失諧，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)工作不穩(wěn)定，因此導(dǎo)致發(fā)射機(jī)反射功率增大、駐波增大、工作不穩(wěn)定，甚至無(wú)法開(kāi)機(jī)。所以要采取有效的降溫措施，保證匹配網(wǎng)絡(luò)工作的穩(wěn)定性[6]。

2 預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)

由于不同頻率在同一天線上輸入阻抗值相差還是比較大的，有的頻率輸入阻抗較低，不易于其他頻率在饋點(diǎn)上鏈接匹配，因此在天線輸入端就要加入預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)，使平衡同天線頻率在饋點(diǎn)上的阻抗匹配，從而降低各頻率之間的設(shè)計(jì)難度，同時(shí)降低阻塞網(wǎng)路、匹配網(wǎng)絡(luò)的視在功率（兩機(jī)呈現(xiàn)的阻抗實(shí)部要大致相等，虛部性質(zhì)相反）和防雷。常見(jiàn)的預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)為以下三種：

2.1 當(dāng)特性阻抗的實(shí)部和虛部較低時(shí)

圖1 預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)（提高實(shí)部和虛部）

L0C0諧振于本頻，L0又做防雷電感，這種形式一般用于特性阻抗的實(shí)部和虛部較低的天線。

2.2 當(dāng)特性阻抗虛部較低時(shí)

圖2 預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)（提高虛部）

L0、L1為防雷電感，這種形式可提高天線阻抗虛部。

2.3 綜合考慮時(shí)

圖3 預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)（融為一體）

L0C0諧振于旁路，L0、L1為防雷電感，這種形式是把防雷網(wǎng)絡(luò)、阻塞網(wǎng)絡(luò)、天線阻抗轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)融為一體。

3 匹配網(wǎng)絡(luò)

匹配網(wǎng)絡(luò)就是使饋線的特性阻抗與天線的輸入阻抗（RA+jXA）相互匹配，一般是采用正?；虻功煞N基本形式的LC電路。由于天調(diào)網(wǎng)絡(luò)所有元器件均是電感或電容，無(wú)反射匹配僅是對(duì)載波而言，在邊帶頻率上會(huì)存在一定的反射和損耗，因此會(huì)影響發(fā)射機(jī)的各項(xiàng)指標(biāo)，尤其對(duì)全固態(tài)發(fā)射機(jī)影響更為嚴(yán)重，因此，對(duì)全固態(tài)發(fā)射機(jī)的天線匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、調(diào)整上，必須考慮其在整個(gè)工作帶寬內(nèi)天饋線系統(tǒng)都符合要求的匹配[7]。

4 移相網(wǎng)絡(luò)

移相網(wǎng)絡(luò)如圖4所示：一般是由兩個(gè)電感和一個(gè)電容組成的L-C-L型移相網(wǎng)絡(luò)，它將饋線送來(lái)的射頻信號(hào)進(jìn)行移相，使電壓相位與電流相位不同相，電壓最高時(shí)電流不為最大值，目的是當(dāng)雷電入侵天線時(shí)，由于電流和電壓的相位不同，不會(huì)同時(shí)到達(dá)發(fā)射機(jī)，減緩了雷電對(duì)發(fā)射機(jī)的破壞[8]。

圖4 移相網(wǎng)絡(luò)

5 阻塞網(wǎng)絡(luò)

阻塞網(wǎng)絡(luò)就是使本頻順利通過(guò)，阻塞其他頻率信號(hào)。

LC并聯(lián)諧振阻抗的大小選擇是決定阻塞效果好壞的關(guān)鍵因素。電容通常要選用高頻低損電容，容量一般選擇在1500~3000 PF之間，帶寬則由發(fā)射機(jī)功率和干擾強(qiáng)度大小選定，其中Q值高于電感，并聯(lián)諧振阻抗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，其阻塞效果就越好。

在進(jìn)行阻塞網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)，如果阻塞頻率與本頻頻率離得比較近，就存在視在功率的問(wèn)題。阻塞網(wǎng)絡(luò)在阻塞其他頻率的同時(shí)，也會(huì)損耗一定的本頻功率。如果視在功率比較大，就會(huì)造成元器件嚴(yán)重發(fā)熱，阻抗特性偏移，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)工作不穩(wěn)定，所以設(shè)計(jì)時(shí)一定要考慮到視在功率的影響[9]。

6 吸收回路

一般情況下，中波臺(tái)發(fā)射天線不止一個(gè)，頻率也不止一兩個(gè)，在設(shè)計(jì)天線匹配網(wǎng)絡(luò)的同時(shí)，就應(yīng)該考慮到本臺(tái)其他頻率或周邊頻率對(duì)本頻的影響，在匹配網(wǎng)絡(luò)中，加入吸收回路，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾信號(hào)陷波消除，而對(duì)于本頻信號(hào)阻抗最大，則對(duì)原電路沒(méi)有影響。常見(jiàn)的形式有：串聯(lián)電路并電容、串聯(lián)電路并電感、并聯(lián)電路串電容、并聯(lián)電路串電感（如圖5所示）。

圖5 吸收回路

具體用什么形式要根據(jù)本振和干擾信號(hào)頻率的大小及個(gè)人習(xí)慣而定。

電容的取值一般為500 PF、1000 PF、1500 PF、2000 PF，電感取值一般為10~60 μH。在實(shí)際應(yīng)用中，電容一般選用陶瓷電容（真空電容雖可調(diào)節(jié)，但成本高，很少使用），通過(guò)串并聯(lián)滿足容量和耐壓的需求；電感是可調(diào)節(jié)的。若電路中只有一個(gè)可調(diào)電感，不容易實(shí)現(xiàn)雙諧振，當(dāng)電容的計(jì)算值與電容的標(biāo)值相差不大時(shí)（在10%以內(nèi)），可以多找?guī)讉€(gè)電容逐個(gè)測(cè)量，一般可以找到與計(jì)算值一致的；當(dāng)計(jì)算值與標(biāo)值相差較大時(shí)，可用電容的串、并聯(lián)達(dá)到預(yù)期值，也可用電容串聯(lián)電感的辦法解決。

7 防雷措施

天線及匹配網(wǎng)絡(luò)最容易遭到雷擊，雷電會(huì)對(duì)匹配網(wǎng)絡(luò)和發(fā)射機(jī)產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞，匹配網(wǎng)絡(luò)中常見(jiàn)的防雷措施如下。

（1）石墨防電球。石墨放電球間隙調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)為1 mm/kV，在接地端串套40~50個(gè)磁環(huán)。發(fā)射機(jī)正常工作時(shí)它并不起作用。雷電對(duì)發(fā)射機(jī)造成破壞的主要能量集中在直流和低頻部分。當(dāng)天線遭到雷擊時(shí)，在發(fā)射機(jī)保護(hù)電路動(dòng)作之前，能提高發(fā)射機(jī)的短路阻抗，從而對(duì)發(fā)射機(jī)起到了保護(hù)作用。

（2）隔直電容。雷電的能量主要集中于直流和低頻部分，加入隔直電容可有效的防止雷電的能量通過(guò)饋線直接進(jìn)入發(fā)射機(jī)。電容的取值一般選取1000~3000 PF，并且伏安量要大，耐壓越高越好，多采用串、并聯(lián)方式。通常情況下，10 kW以下發(fā)射功率用4只2000 PF的電容，兩只串聯(lián)后再并聯(lián)。10 kW及以上發(fā)射功率用9只2000 PF的電容，三只串聯(lián)后再并聯(lián)。

8 安裝時(shí)注意事項(xiàng)

（1）電感線圈與電感線圈之間不能離得很近。

（2）電感線圈不能豎立安置于架子上。

（3）距離近的電感線圈之間要相互垂直放置，不可平行放置。

（4）元器件接地處要用銅帶連接，然后焊接在接地銅排上，不可將支架臺(tái)直接做為地使用。

（5）接地銅帶不宜過(guò)長(zhǎng)。

（6）吸收網(wǎng)絡(luò)的非接地端盡可能地接在饋線的出口處，便于查找與提高吸收質(zhì)量。

9 結(jié)束語(yǔ)

天線匹配網(wǎng)絡(luò)是中波廣播發(fā)射中重要的組成部分，它是實(shí)現(xiàn)廣播信號(hào)能否高效、無(wú)失真地傳輸?shù)桨l(fā)射塔的關(guān)鍵所在，所以在設(shè)計(jì)時(shí)尤為重要。一是要準(zhǔn)確測(cè)量出天線所需工作頻率的特性阻抗；二是通過(guò)正?；虻功５然拘问綄?shí)現(xiàn)阻抗匹配；三是通過(guò)阻塞回路、吸收回路抑制本臺(tái)或外界其他頻率對(duì)本頻的干擾；四是做好防雷措施；五是充分巧妙地運(yùn)用每一個(gè)元器件，減少整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的元器件個(gè)數(shù)，從而減低故障率、減少成本?！?/p>