■ 新疆維吾爾自治區(qū)廣播電視局2071臺：張冉

中波廣播發(fā)射技術(shù)是一項實(shí)用性強(qiáng)、社會價值和經(jīng)濟(jì)價值并存的技術(shù)，在地面、天空兩個領(lǐng)域都有較強(qiáng)的使用價值。在發(fā)射、傳播、接收過程中，中波的利用存在一定的技術(shù)難度，對中波廣播發(fā)射系統(tǒng)有較高的依賴性。天調(diào)網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代高新科技的融合產(chǎn)物，具有發(fā)射效率高、發(fā)射穩(wěn)定、維護(hù)難度低等優(yōu)勢，專門用于發(fā)射機(jī)的天線和饋線之間，促使中波廣播發(fā)射系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。天調(diào)網(wǎng)絡(luò)在整個中波廣播發(fā)射系統(tǒng)中有著重要的作用，為整個發(fā)射系統(tǒng)正常運(yùn)行提供能量傳輸、阻抗匹配、抗干擾等方面的保障。

1. 中波天線工作原理

天線是中波廣播發(fā)射系統(tǒng)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵，是一種能量轉(zhuǎn)換器，能夠?qū)⒏哳l電流轉(zhuǎn)換成電磁波。天線的發(fā)射和接收，需要參考方向性系數(shù)、效率、增益、仰角、阻抗等多重參數(shù)，并滿足互易性定律。天線的極化是指電場矢量的端點(diǎn)隨時間變化形成的軌跡，包含線、圓、橢圓三種極化現(xiàn)象。其中線極化還包括垂直和水平兩個極化方向。中波天線主要采用地面鐵塔作為發(fā)射、接收電磁波的天線，所以中波廣播發(fā)射系統(tǒng)天線是一種垂直極化天線。天線的有效輻射高度與天線的高度、電磁波波長有關(guān)，如表1所示，只有當(dāng)天線的高度相當(dāng)于電磁波長度的四分之一，或相當(dāng)于電磁波長度四分之一的整數(shù)倍時，天線才能夠有效輻射電磁波[1]。

表1 不同高度的天線地面損耗電阻、效率

在中波廣播發(fā)射系統(tǒng)中，天線的有效輻射高度=0.53λ。天線的阻抗與天線的高度、輻射頻率、地導(dǎo)系數(shù)等參數(shù)有關(guān)。

地網(wǎng)鋪設(shè)通常采用放射狀，以中波天線作為圓心，向四周均勻向外鋪設(shè)。參與地網(wǎng)建設(shè)的接地棒多為Φ2～3的銅線或銅包鋼線，數(shù)量為15～120根，長度為0.3～0.5λ，具體長度需要根據(jù)中波天線的電磁波長度、天線高度、地網(wǎng)鋪設(shè)范圍劃定。地網(wǎng)的埋設(shè)深度通常在地下300～500 mm內(nèi)，既能夠避免埋深過淺，受地表耕作影響，又能夠避免埋深過深，增加地網(wǎng)鋪設(shè)的難度和工作量。

2. 中波廣播發(fā)射系統(tǒng)中天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的組成

天調(diào)網(wǎng)絡(luò)，全稱天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)，包含預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)、匹配網(wǎng)絡(luò)、阻塞網(wǎng)絡(luò)、陷波網(wǎng)絡(luò)、防雷系統(tǒng)等多個部分，能夠接收到高頻電磁波，是中波發(fā)射系統(tǒng)的重要組成。

2.1 預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)功能

預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)是一類串聯(lián)、并聯(lián)元件，主要用于雙頻共塔天線，可協(xié)調(diào)兩個不同頻率帶來的不同阻抗，可避免不同頻率帶來的不同電壓、電流之間相互影響，減少雙頻共塔的噪聲、串音、穩(wěn)定性不足現(xiàn)象。串聯(lián)元件和并聯(lián)元件在天線底部接入，還能夠幫助中波天線管理人員進(jìn)行不同頻率下阻抗的計算，并起到一定的防雷作用[2]。

2.2 匹配網(wǎng)絡(luò)功能

匹配網(wǎng)絡(luò)是一種用于天線輸入阻抗匹配饋線特性阻抗的傳送網(wǎng)絡(luò)，能夠改善機(jī)房與天線物理距離較遠(yuǎn)帶來的匹配難問題，能夠改善高頻能量高效傳送難、容易形成駐波的問題，保護(hù)發(fā)射機(jī)的安全和工作效率。匹配網(wǎng)絡(luò)通?？煞譃棣！⒌功?、T、Ⅱ型，分別有不同的特征和應(yīng)用優(yōu)勢。①Γ型匹配網(wǎng)絡(luò)具有結(jié)構(gòu)簡單、元件少、適配度高的優(yōu)勢。當(dāng)饋線特性阻抗高于天線輸入阻抗，且品質(zhì)因數(shù)Q處于2～6時，多采用Γ型匹配網(wǎng)絡(luò)；反之，采用倒Γ型匹配網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)品質(zhì)因數(shù)超出2～6時，需采用其他類型的匹配網(wǎng)絡(luò)。②當(dāng)品質(zhì)因數(shù)Q小于2，且饋線特性、天線輸入阻抗都小于100Ω，比值小于5時，需要采用T型匹配網(wǎng)絡(luò)。T型匹配網(wǎng)絡(luò)可以被視作一個Γ型和一個倒Γ型的串聯(lián)產(chǎn)物。③當(dāng)品質(zhì)因數(shù)Q小于2，且饋線特性、天線輸入阻抗都大于150Ω時，需采用Ⅱ型匹配網(wǎng)絡(luò)。Ⅱ型匹配網(wǎng)絡(luò)可視為一個Γ型和一個倒Γ型的串聯(lián)產(chǎn)物。T型與Ⅱ型的差別在于，T型是并聯(lián)臂上的兩個電容或電感并聯(lián)下的網(wǎng)絡(luò)，Ⅱ型是串聯(lián)臂上的兩個電容或電感串聯(lián)下的網(wǎng)絡(luò)。④當(dāng)品質(zhì)因數(shù)Q大于6時，需在Γ型匹配網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上進(jìn)行天線阻抗調(diào)整，以此來滿足天線輸入阻抗與饋線特性阻抗的匹配需求[3]。中波廣播發(fā)射系統(tǒng)中多采用T型匹配網(wǎng)絡(luò)，原因在于中波廣播發(fā)射系統(tǒng)所采用的饋線特性抗阻較小且滿足T型匹配網(wǎng)絡(luò)的要求；T型網(wǎng)絡(luò)能夠通過不同的電容或電感組合調(diào)整品質(zhì)因數(shù)Q，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)變換，滿足中波廣播發(fā)射系統(tǒng)對Q值的要求。

2.3 阻塞和陷波網(wǎng)絡(luò)功能

中波天線在發(fā)送信號的同時也在接收信號，臨頻信號會通過饋線進(jìn)入發(fā)射機(jī)，形成高頻干擾倒送現(xiàn)象，導(dǎo)致發(fā)射機(jī)內(nèi)出現(xiàn)信號波形畸變，甚至可能在倒送現(xiàn)象持續(xù)增強(qiáng)的過程中出現(xiàn)場效應(yīng)管爆裂的可能。阻塞網(wǎng)絡(luò)是預(yù)防天線高頻電壓倒送現(xiàn)象的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，能夠有效避免場效應(yīng)管損壞，避免中波廣播卡頓、停播的情況。阻塞網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上是一種并聯(lián)諧振電路，當(dāng)它串接在天調(diào)網(wǎng)絡(luò)上，并且諧振頻率等于要抑制的干擾信號頻率，諧振發(fā)生時能夠產(chǎn)生大阻值，對高頻干擾信號形成抑制，減少其進(jìn)入發(fā)射機(jī)的可能性。而阻塞網(wǎng)絡(luò)對于發(fā)射機(jī)而言屬于電抗，諧振頻率小于工作頻率則屬于容性電抗，諧振頻率大于工作頻率則屬于感性電抗。陷波網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上是一種串聯(lián)諧振電路，以串聯(lián)形式接入中波天線系統(tǒng)中時，一端連接天線，一端接地。陷波網(wǎng)絡(luò)可以為進(jìn)入饋線的干擾信號形成一個較小的阻抗，引導(dǎo)干擾信號通過這個阻抗較小的通路直接進(jìn)入地網(wǎng)，形成對發(fā)射機(jī)的保護(hù)。陷波網(wǎng)絡(luò)同時是工作時的阻塞網(wǎng)絡(luò)，中波天線管理團(tuán)隊判斷何時使用陷波網(wǎng)絡(luò)，何時使用阻塞網(wǎng)絡(luò)，需結(jié)合高頻信號對中波天線的干擾強(qiáng)度。陷波網(wǎng)絡(luò)對于發(fā)射機(jī)的保護(hù)弱于阻塞網(wǎng)絡(luò)，但阻塞網(wǎng)絡(luò)對中波天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的功率損耗大于陷波網(wǎng)絡(luò)，所以當(dāng)干擾頻率較大、發(fā)射機(jī)對防護(hù)需求較大時應(yīng)選擇阻塞網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)干擾頻率較小、發(fā)射機(jī)對防護(hù)需求較小時應(yīng)選擇陷波網(wǎng)絡(luò)[4]。

2.4 避雷系統(tǒng)功能

避雷系統(tǒng)是中波天線系統(tǒng)中預(yù)防雷電導(dǎo)致功放管過熱、過流、損壞情況的關(guān)鍵，其中包含放電球、電感線圈、地網(wǎng)等。放電球材質(zhì)以石墨為佳，放電效果優(yōu)于金屬材質(zhì)放電球；放電球接地線由磁環(huán)和金屬桿組成，磁環(huán)數(shù)量在45~55范圍內(nèi)。石墨放電球+磁環(huán)+金屬桿可在雷電擊中瞬間的形成一個對地通路，使電流無阻進(jìn)入大地，電感不會超過幾十微亨，最大程度上發(fā)揮放電球?qū)μ炀€的保護(hù)作用，解決塔基遭遇雷擊時放電不徹底的問題。微亨級電感線圈通常鏈接在天線下端，是相較于放電球阻抗更小、防雷效果更好的選擇。線圈通常選擇直徑較大、長度較小、圈數(shù)較少的銅條、銅管，既能夠減少自身電阻分量，又能夠減少電抗分量，基本不存在遭遇雷擊時放電不徹底的問題，能夠?qū)⒗纂妿淼哪芰咳酷尫湃氪蟮?。耐高壓電容隔離通常以串聯(lián)方式安裝在天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中，C0取值通常在1000～3000PF之間。C0取值越高越能夠隔離雷電對電動機(jī)的影響，但過高會影響中波頻率的壓降。中波天線建設(shè)和管理中常采用多只耐高壓電容并聯(lián)可提高電流幅值，串聯(lián)可提高耐壓幅值，充分發(fā)揮電容的特性。在進(jìn)行串并聯(lián)時，應(yīng)選擇相同規(guī)格、大小的耐高壓電容，避免出現(xiàn)電容量不同導(dǎo)致電壓、電流不同的“短板效應(yīng)”，避免增加耐高壓電容的使用風(fēng)險。

3. 中波廣播發(fā)射系統(tǒng)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際應(yīng)用和維護(hù)

3.1 天調(diào)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用前調(diào)試

不同規(guī)格的發(fā)射機(jī)、天調(diào)網(wǎng)絡(luò)需要采用不同的方式進(jìn)行調(diào)試準(zhǔn)備，提高調(diào)試的準(zhǔn)確性，保證調(diào)試的安全性，為天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的正式應(yīng)用做準(zhǔn)備。

3.1.1 明確調(diào)試原理，為調(diào)試工作提供參考

明確調(diào)試原理是天調(diào)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用前調(diào)試工作的重要一環(huán)，能夠使調(diào)試人員掌握切實(shí)可行的調(diào)試參考依據(jù)，提高調(diào)試的準(zhǔn)確性。比如，面對900 kHz的發(fā)射機(jī)，調(diào)試工作開展過程中應(yīng)以儀表面板所展示的各項數(shù)值作為調(diào)試參考；1300 kHz的發(fā)射機(jī)在進(jìn)行調(diào)試時，則需以天線作為調(diào)試參考。這是因為1300 kHz的發(fā)射機(jī)儀表面板表頭量程范圍較900 kHz的發(fā)射機(jī)更大，準(zhǔn)確性更低，不適合作為調(diào)試參考。

3.1.2 做好調(diào)試準(zhǔn)備，為安全調(diào)試奠定基礎(chǔ)

在調(diào)試工作正式開始前，調(diào)試人員須先熟悉天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的圖紙，準(zhǔn)備好調(diào)試所需的順序、材料以及安全保護(hù)裝置，降低調(diào)試過程中出現(xiàn)問題的可能性。比如，放電球間隙是重要的調(diào)試內(nèi)容之一，調(diào)試人員須提前熟悉天線放電球的位置和間隙規(guī)格，按照規(guī)則逐步調(diào)試，避免出現(xiàn)調(diào)試不達(dá)標(biāo)、放電球損壞的情況。

3.2 天調(diào)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中維護(hù)

天調(diào)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過程中，受到環(huán)境、天氣因素的影響較大，可能出現(xiàn)工作效率低、元件損傷、發(fā)射機(jī)穩(wěn)定性受損等不同程度的問題，影響中波廣播發(fā)射系統(tǒng)的運(yùn)行效果。所以，做好天調(diào)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的維護(hù)工作，是運(yùn)維人員的工作重點(diǎn)。

3.2.1 使用專門的工具，降低對元件損傷

中波廣播發(fā)射系統(tǒng)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中包含很多元件、線路，屬于高科技含量較高的技術(shù)設(shè)備，保養(yǎng)維護(hù)時需注意人為操作對元件的損傷。運(yùn)維人員在維護(hù)中需使用專門的工具，并遵循輕擰、輕修、慢推、快焊的運(yùn)維原則，降低對細(xì)小元件、線路的人為損傷，確保維護(hù)動作不會成為天調(diào)網(wǎng)絡(luò)新的故障元兇。除了要使用專門的工具、謹(jǐn)慎對待元件維護(hù)外，運(yùn)維人員還應(yīng)定期對天調(diào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行除塵、清雜工作，降低細(xì)小灰塵堆積給天調(diào)網(wǎng)絡(luò)元件帶來的負(fù)面影響，使天調(diào)網(wǎng)絡(luò)零部件處于安全的運(yùn)行狀態(tài)。

3.2.2 注意安全用電，保護(hù)運(yùn)維人員安全

中波廣播發(fā)射系統(tǒng)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)是依賴于電波、電磁波而運(yùn)作的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，電能貫穿于系統(tǒng)運(yùn)行的全過程，運(yùn)維人員經(jīng)常需要在保持中波廣播發(fā)射系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行的情況下開展維護(hù)工作，對電路、元件的工作狀態(tài)進(jìn)行檢查。所以，注意安全用電是保護(hù)運(yùn)維人員安全，降低電安全事故發(fā)生概率的重要一環(huán)[5]。

3.2.3 天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的檢測維護(hù)常用技術(shù)闡述

在中波廣播發(fā)射系統(tǒng)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)過程中，運(yùn)維人員常用外觀檢查、儀器測量兩大類技術(shù)方法，在最短時間內(nèi)找到故障所在，并提出解決問題的方案，為中波天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。①外觀檢查。外觀檢查對運(yùn)維人員自身的工作經(jīng)驗、工作能力有較高的依賴性，運(yùn)維人員通過觀察、傾聽、嗅聞、觸摸等手段去發(fā)現(xiàn)中波廣播發(fā)射系統(tǒng)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)下運(yùn)行狀態(tài)中的異常，去判斷異常背后可能存在的故障類型和故障位置，并給出針對潛在故障問題的解決辦法，將隱藏故障消滅于萌芽，保證中波廣播發(fā)射系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。比如，運(yùn)維人員在外觀檢查時發(fā)現(xiàn)，瓷餅電容存在溫度過高的問題，需要及時進(jìn)行判斷和微調(diào)，找到連接不暢導(dǎo)致溫度過高的連接點(diǎn)所在，及時排除隱患，避免局部溫度過高影響天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的安全。②儀器測量。借助測量儀器、儀表面板參數(shù)確定中波廣播發(fā)射系統(tǒng)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中存在的問題，確定中波天調(diào)網(wǎng)絡(luò)故障的類型和位置，提出解決方案，是運(yùn)維人員面對高科技技術(shù)設(shè)備時的常用檢測維護(hù)技術(shù)。電流、電壓、電阻是中波天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中的重要運(yùn)行元素，天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中各個元件、線路的安裝和使用都需考慮這三個元素，所以，電流法、電壓法、電阻法也成為中波天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中的基礎(chǔ)測量方法。

3.2.4 做好天調(diào)網(wǎng)絡(luò)信息記錄和存檔備查

中波廣播發(fā)射系統(tǒng)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的日常運(yùn)行信息需及時記錄存檔，這是運(yùn)維人員判斷天調(diào)網(wǎng)絡(luò)是否出現(xiàn)隱藏故障的重要參考。運(yùn)維人員通過調(diào)查天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行信息，發(fā)現(xiàn)發(fā)射機(jī)面板上的駐波比出現(xiàn)波動，有超出安全界限的趨勢，應(yīng)及時檢查天線匹配網(wǎng)絡(luò)，降低駐波比，保證發(fā)射機(jī)的運(yùn)行功率。運(yùn)維人員還可通過日常信息的記錄，判斷中波廣播發(fā)射系統(tǒng)中需要重點(diǎn)進(jìn)行微調(diào)的元件、線路或系統(tǒng)組成，安排好停機(jī)檢查的工作內(nèi)容，減少停機(jī)所需的時間成本，保證中波廣播發(fā)射系統(tǒng)的滿功率運(yùn)行。

3.2.5 定期檢查維護(hù)地網(wǎng)，保證接地安全

地網(wǎng)是天線在接收、發(fā)射電磁波過程中保證安全的基礎(chǔ)，定期檢查和維護(hù)地網(wǎng)安全是運(yùn)維工作的關(guān)鍵。地網(wǎng)連接處、外圍接地銅條等都是運(yùn)維人員的地網(wǎng)檢查關(guān)鍵，可提高地網(wǎng)的安全性，降低地網(wǎng)故障帶來的能源損耗、安全風(fēng)險。比如，運(yùn)維人員在儀器測量中發(fā)現(xiàn)地網(wǎng)電阻低于正常狀態(tài)，無法為天調(diào)網(wǎng)絡(luò)提供安全的接地服務(wù)，須及時排查地網(wǎng)出現(xiàn)的故障。如果發(fā)現(xiàn)地線脫落、焊接處脫離等安全問題，須及時進(jìn)行處理，保證地網(wǎng)處于標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行狀態(tài)，為中波天調(diào)網(wǎng)絡(luò)提供穩(wěn)定的接地防雷服務(wù)，保護(hù)發(fā)射機(jī)等關(guān)鍵零部件的安全。

4. 結(jié)束語

天調(diào)網(wǎng)絡(luò)是中波廣播發(fā)射系統(tǒng)的重要組成，是中波廣播發(fā)射系統(tǒng)中虛部的主要體現(xiàn)，元件、電路的合理使用和有效維護(hù)共同為電磁波、電波的運(yùn)行創(chuàng)造條件，保證中波廣播發(fā)射系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。本文圍繞中波廣播發(fā)射系統(tǒng)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成和應(yīng)用進(jìn)行了分析，能看出目前天調(diào)網(wǎng)絡(luò)在我國雖然已經(jīng)發(fā)展得相對成熟，但仍有繼續(xù)優(yōu)化的空間。