云南电台200kW中波发射机天调网络的原理与调试11综述.docx

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云南电台200kW中波发射机天调网络的原理与调试11综述

云南电台200kW中波发射机天调网络的原理与调试

黎明张勇沈选刚

【摘要】本文介绍了200kW中波发射机天调网络的原理，以及实际调配时的操作方法、技术运用以及对发现问题进行的调整。

【关键词】中波广播；大功率发射机；阻抗匹配；阻塞网络；天线网络调整技巧

一、综述

哈里斯DX200水冷式中波广播发射机配置有灵敏的驻波比保护电路；精确的入射功率、反射功率、天线零位和网络零位等重要表值指示，可见DX200水冷式中波广播大功率发射机对于天、馈系统有着较高的技术要求。

云南人民电台更换的DX200水冷中波发射机，载波频率为576kHz,输出阻抗为50Ω，馈线特性阻抗为50Ω，附近有1242kHz中波天线工作。

我台576kHz天调网络结构如下：

图1天调网络图

由图不难看出，天调网络是由匹配网络、阻塞网络、避雷系统等组成。

匹配网络由L0，C0，L1组成，完成天线与馈线间的阻抗匹配，使天线更有效率地工作；L0，C0，放电球ZZ组成防雷系统，对网络与发射设备起到保护作用；L2，C1，L3是阻塞网络，消除附近中波天线1242kHz的干扰。

二、避雷系统

中波广播发射天线通常是附近最高的建筑物，容易招引雷电，为了确保中波发射机在恶劣的雷雨天气下处于正常工作状态，发射天线避雷措施显现的极为重要。

对雷电来讲，其电流脉冲峰值一般可达20000A,脉冲宽度为20～l00μs，脉冲上升沿时间为5μs,主要能量是直流和低频。

我台天调系统采取的防雷措施是，除了在室外天线底部的半圆形放点球E0外，还在调配网络中增加了一对石墨放电球，它有良好的放电特性，其间隙可根据实际工作电压大小进行调节。

应用石墨放电装置，减少了天线基座上雷击引起的放电电压的变化，可以避免发射机功率放大器中使用的半导体器件的损坏，也减小了发射机在保护动作发生前由本身输出功率引起的放电次数。

放电球间隙要根据实际情况进行调整，太大不利于放电，同时会影响发射机的正常工作，某种程度会损坏天调网络的元器件。

如果间隙太小，当发射机调幅度过大时，会造成放电时瞬间短路，也影响发射机正常播出。

其次，天调系统中并接109微亨的电感L0到地，实际应用中由两个感线圈串接而成，给天线匹配网络提供一个对地释放静电通路，在这里它既是发射天线防雷元件又是天线阻抗调配元件。

由于电感线圈的感抗小，约一百微亨，防雷效果较好，但要求线径尽可能的粗些，这样更有利于雷电能量入地。

同时也应考虑电感在实际工作中对天线阻抗的影响。

再次，由于雷电能量主要集中在低频和直流部分，利用电容隔直原理，在发射天线与网络间串入电容C0，它对高频输出通路无妨碍，但对雷电可以起到良好的隔离作用，阻挡雷电的能量进入馈线和发射机。

一般选择1000-3000pF，使它在中波段上不致产生过大的压降，本网络选取的C0大小1500pF。

由于此电容是防雷器件，其要求由伏安量和耐压值要选大些，本网络选择6并4串的24只1000pF电容组成的高耐压电容。

同样，电容C0也作为阻抗匹配的调配元件。

三、阻抗匹配

要将发射机的高频能量最有效地传送到天线并辐射出去，天线与馈线就必须达到良好的匹配，否则不仅仅只影响馈线的传输效率，还将在馈线上产生反射波从而形成驻波，使发射机不能稳定工作，严重时还可能造成设备损坏。

要使天线与馈线达到阻抗匹配，在天线与馈线间加一电抗性质的网络，使得天线与馈线的特性阻抗相等，消除掉天线中的电抗成份。

匹配网络是一种4端口网络，通常采用倒L型线路，如图2所示，因为该网络元件少，易于调整（图中以Za代表天线）。

（a）（b）

图2倒L型匹配网络

设天线阻抗

，馈线的特性阻抗W。

通常，

时，采用如图2（a）线路。

当

，且

时,采用如图2（b）线路。

当

，且

时，上述两种线路都可采用。

用网络分析仪测得天线的输入阻抗

（Ω）,而馈线的特性阻抗W已知为50Ω，即

，本网络选用如图2（a）线路，L0相当于图中的X1，L2与C0相当于图中的X2。

调试天调网络前，首先确认待调天线周边无其它大功率发射机在工作，防止天线上的静电感应，损伤到人员以及设备，确保人身与设备的安全。

调整时，将待调发射机断电，天调网络连接到发射天线，进行阻抗匹配网络调整，调整时以实部调整为主为先,虚部调整为辅为后，进行反复、细致的调整，达到所需要的阻抗值。

调整中必须对最佳部位点做好标记，在无仪器的情况下更为重要。

本谐振网络调整L0与L1，其中，L0对实部的影响较大，L1对虚部的影响较大，反复多次得到最佳值。

四、阻塞网络

由于天线的互逆性，在天调网络中必须设置阻塞网络。

高大的发射天线本身是一个性能良好的接收天线，会接收到临近的高频电波（这里以发射天线距离较近的1242kHz中波发射天线影响较为显著），倒送到本机功放电路，使激励波形畸变，功耗加大。

当倒送严重时，倒送的电压和发射机的激励电压叠加，瞬间损坏大量场效应管，造成发射机的劣播、停播。

为抑制从天线方向倒送的高频电压,应在各回路中设置阻塞网络。

阻塞网络有二种接入方式，一是使用并联谐振电路在谐振时阻抗无穷大的特点串入回路中，二是使用串联谐振在谐振时其阻抗最小的特点并入回路中并直接入地，从而消除干扰频率，起到保护发射设备的功用。

我台采用的阻塞网络是串联谐振并连接入方式，网络由L2、C1、L3组成的谐振网络构成，如图3（a）所示：

图3（a）阻塞网络

由图及所给数据以及谐振公式

不难算出，C1与L2谐振于频率576kHz，在整个网络结构中为并联谐振，阻抗无穷大，对本频（576kHz）而言，呈现开路状态；而L2、C1并联后成再与L3构成串联谐振，谐振频率1242kHz，串联谐振时阻抗最小，该串联谐振网络并入回路并直接入地，从而消除了1242kHz对本频（576kHz）发射的串扰。

阻塞网络的调整技巧：

a、并联谐振部分的调整

1、断开如图3（a）所示C、D之间的连接；2、断开如图3（a）所示点E，电路呈现为一个串联谐振回路,如图3（b）所示；3、使用网络分析仪，选择中心频率576kHz±10kHz，校准网络分析仪；4、连接在C、D处，测量由L2和C1组成的串联谐振回路，调整电感到网络分析仪测量值接近0为准，则L2与C0谐振于576kHz（注：

在调整时采用串联谐振方式，调整并联谐振电路，在中心频率576kHz±10kHz频带内，阻抗为0±j0.05Ω；），调整完成后接回天调系统。

这样，并联谐振使用串联谐振的方式调整，对于L2与C0所组成的并联谐振电路，调整起来直观、方便、谐振点精准、易于操作。

在实际工作时，L2和C1并联谐振于本频（576kHz），C点对地阻抗呈现无穷大。

图3（b）谐振网络

b、吸收网络的调整

接下来就是调整1242kHz串联谐振回路如图3（a）所示，电路结构为L2、C1并联后再与L3串联。

其调整步骤为：

1、断开连接点F、G，使其为一串谐网络；2、使用网络分析仪，选择中心频率1242kHz±10kHz，校准网络分析仪；3、连接在F、G处，测量由L2、C1与L3组成的串联谐振回路，调整电感L3到网络分析仪测量值接近0为准，则L2、C0并联后与L3串联谐振于1242kHz，调整完后接回天调系统。

实际上，在频率为576kHz时，阻塞网络的并联谐振部分对地阻抗无穷大，因而，在调整精准情况下，阻塞网络并入天调系统时对整个系统的阻抗并不产生影响。

c、1242kHz天调网络中的阻塞网络

通过上面的介绍，我们了解了本频576kHz时如何设计与调整阻塞网络来滤除1242kHz的干扰。

同样，作为距离较近的两个发射塔，本频1242kHz的天调网络在设计时也必须考虑滤除576kHz的干扰，对此，我们比较性地给出我台1242kHz的天调网络中的阻塞网络结构，如图4所示：

图41242天调网络中的阻塞网络

图中，L1与C1串联谐振于576kHz，串联谐振时阻抗最小，把576kHz干扰信号直接引接入地；调整网络时由B点断开，选择576kHz中心频率，调整使得L1与C1的串联谐振阻抗到接近0。

L1、C1串联后与C2组成的并联谐振网络谐振于1242kHz，并联谐振阻抗无穷大，使1242本频信号与地隔开。

调整网络时断开A点，把L1、C1与C2串接，选择中心频率1242kHz，调整使得网络的串联谐振阻抗值接近0。

不难看出，同样用的是串联的方法来调整并联谐振网络。

五、网络的其它调整

发射机开200KW高功率工作一段时间后，发现匹配网络的电感L1的温度较高，C0与L1以及C0与天线连接的铜带温度也较高，分析认为应是所用原件功耗冗余不足引起发热，于是在L1上并联一个电感，再次调整匹配网络，同时加大了连接铜带的宽度，经过处理，电感及连接铜带的温度都有了很大的下降。

同时，针对电感L0温度稍高的情况进行处理，使用铜管直径更粗、功率容量更大的电感替换出现稍有微热的电感L0，经过更换调整泄放电感，电感L0温度稍高的情况，从根源上得到了解决。

在对阻塞网络调整之后，接入天调网络，测天调网络阻抗未发生变化，达到了预期的技术要求。

天线阻抗经过网络匹配后，在576kHz±10kHz的带宽内，在发射机输出口测阻抗等于50+j0.02Ω，开机加满攻率，观察发射机天线零位值，由细调前的0.6降到0.2，反射功率0.15KW，到此发射机输出与天、馈线系统之间达到了最佳匹配状态，整个发射系统取得了最佳的工作效率。

天调系统的调整是一个实践性很强、调整技术要求精细的工作，天调系统指标调整的优良状态，直接关系到发射机工作效率高低、稳定性；关系到发射台“不间断、高质量、既经济、又安全”播出工作的优质完成；所以在调整发射机天调系统机前，不但要熟悉天调系统原理并能与实际元件相对应，还要掌握好天调系统元器件的功能与作用。

在日常工作中不断总结经验，找出规律，从而快速有效调整好网络。

参考文献：

[1]王新甫，魏立.200KWDX中波发射机阻抗匹配网络与天调网络的调整.内蒙古广播电视技术[J].2010年增刊.

[2]吴延昊，蔡浪生.100kW模块式中波广播发射机天调网络的原理与调试.西部广播电视[J].2006

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[3]方军，魏萍.浅谈中波广播发射机天调网络的设计与调试.科技传播[J].2011（5）.

[4]刘炜，勾文华，王进.中波天线与天调网络的设计.内蒙古广播电视技术[J].2006

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