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双频共塔调配网络的组成及调试

2021-12-29 来源:爱问旅游网
Wireless&Transmission无线发射与节传技术 双频共塔调配网络的组成及调试文/青海省广播电视局九一八台 冯志超摘要:本文对双频共塔调配网络的组成和原理进行了阐述和分析,介绍了双频共塔的匹配网络和阻塞网络的调试方法。关键词:全固态中波发射机 双频共塔 调配网络 组成原理 调试方法1 引言全固态中波调幅广播发射机的普及投入,大大节约了发射机的维护成本和能源消耗,但由于大部分中波天线区域面积受限,无法单频单塔发射中波节目,需采用双频共塔模式发射两个不同中波频率的节目,因此对双频共塔调配网络的各项指标和性能提出了相应的技术要求。本文以10kW双频共塔天线为例,阐述其组成和调试方法。

2 双频共塔调配网络

全固态中波发射机由于大量使用了集成放大元器件,抗干扰能力比较差,防雷要求比较高,因此对调配网

络提出了更高的要求。其具体要求为:发射机天馈线系统中,馈线阻抗与天线阻抗要达到良好匹配,天线驻波比

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一般要求小于1.3;防雷系统防雷性能要好;双频共塔发射的两个频率之间不能形成干扰和互串。双频共塔调配网络一般由防雷系统、阻塞网络、匹配网络等构成,其核心电路采用的是由电容和电感组成的串、并联谐振电路和匹配电路。2.1 防雷系统由于大部分发射天线都是76m以上的拉线塔,拉线塔底部由绝缘柱支撑,塔体与地是绝缘的,因此在调配网络设计时,需考虑防雷系统[1],以更好地泄放高达几百kA的雷电流,保护发射机。天线通常都是附近最高的建筑物,易招引雷电,这也是机房设备易受雷击的原因所在。为此,在天线与调配网络之间安装了三级防雷措施,通过这三级防雷措施,基本上能够将天线引入的雷电逐级减弱,达到发射机系统允许的范围之内,调配网络防雷示意图如图1所示。

发射天线遭遇直击雷后,在天线底座要产生较高的电压,往往采用尖

端放电的原理,进行泄放,即在天线塔底部与地之间安装了一对半球状的金属放电器,半球直径约为10cm,恰

当调整好放电器的两半球之间的间距,能够起到在雷击天线时,瞬间泄放电荷能量的作用,保障发射机正常播出。

放电球放电间距可根据塔底最大

电压,通过计算得出,具体计算过程如下。经过测试可知,天线底部对发射频率为1017kHz;所呈现的阻抗为ZA=RA+jXA=40-50j。则天线底部的电压为:上式中:U为天线底部电压,P为发射的功率,RA为天线底部阻抗实部,XA为天线底部阻抗虚部。如果按照1cm/kV的间隙考虑,通过计算,可以算出放电球放电间距,约为10.12mm,放电球的作用是在雷击时,可将雷电流通过放电球尖端放电,迅速泄放至大地上。

图1中,调配网络之后,在天线与地之间并接了约为100μH的电感线圈L0,感抗较小和线径较粗的电感线圈,有利于雷电的能量入地,可起到直接泄放雷电流作用;一对放电球,并接在电感线圈L0的两端。调配网络与天线之间还串接了一个1000pF的大容量隔直电容C0,防止雷电的能量

通过天调网络进入发射机,如同对雷

击加了一道物理防火墙。

2.2 匹配网络原理分析

匹配网络的作用是将天线的输入

无线发射与节传技术 Wireless&Transmission 2019年10月 月刊 总第330期

阻抗与馈线的特性阻抗在某个频点或频带进行阻抗匹配,并阻隔其他杂波对天馈线系统的串扰,双频共塔调配网络原理图如图2所示。两部不同频

L2以及846kHz载频的阻塞网络L1、阻抗值调试结果为49.53-j0.47(Ω),C1组成了载频为1017kHz的阻抗匹配网络,通过调整1017kHz网络的电,可感L3(实部)和电感L2(虚部)

此时,可与馈线特性阻抗50Ω达到匹配状态。同理,可调试846kHz调配网络的阻抗与馈线特性阻抗相匹配。

阻塞网络是利用电感电容串、并率的发射机共塔时,无源器件L3、C2、对1017kHz调配网络的阻抗进行调整,

图1 调配网络防雷示意图图2 双频共塔调配网络原理图图3 并联谐振电路与频率-阻抗曲线图联谐振来消除双频共塔或者多频共塔中,除本频率以外的其他频率的串扰,更是为了防止由于互逆特性,造成高频倒送。由于串联谐振电路作为吸收网络,易受到其他网络的影响,不易匹配,因此,双频共塔中一般采用的是由并联谐振电路组成的阻塞网络。并联谐振对谐振频率呈现高阻抗Z0,并且还要求并联谐振电路的

品质因数Q(Q=R/ωL)的值在一定范围内,如图3所示,以保证一定的阻塞网络的阻塞带宽,不但要阻止他频,而且还要阻塞他频的上、下边带频率(±9kHz)。阻塞网络的电容值一般按:频率低时,电容适当选大;频率高时,电容适当选小的原则,以及QωL=Q/ωC≥Z0=5kΩ来确定电容的大小,通过谐振公

可得

出电感计算公式:1/(4π2f2C)。通过带入具体数值,可求得电感值,按计算所得到的电感元件数值,可对相应的阻塞网络进行调试。

图2中,L1和C1构成了对846kHz频率的阻塞网络,其作用就是对846kHz呈现高阻抗,来阻止846kHz频率信号和上、下边带的信号,而本频1017kHz信号可以顺利通过。同理,可设计出对1017kHz的阻塞网络。上述的匹配网络和阻塞网络构成了整个匹配阻塞网络,这种网络既能使两部发射机公用一部天线,即可在不同载频条件下,与天线阻抗达到完

全匹配;又能防止两个频率间的相互

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Wireless&Transmission无线发射与节传技术图4 双频共塔调配网络调试图图5 匹配网络调试图串扰。当然,还需注意每个无源器件调试调配网络时,一般需要高频电感、电容能够承受的最大电压和最阻抗电桥或者矢量网络分析仪。但矢大电流,如果调配网络中经过无源器量网络分析仪抗干扰弱,使用时,要件的最大电压和电流很大,则可利用注意其使用环境。

电容和电感的串、并联,来构成电容3.2 调试方法

组和电感组,起到分流和分压的作用,测试阻塞网络时,如图4所示,将保证调配网络的无源器件,在最大承电平振荡器、电平选频表、假负载连接受电压和电流范围内正常运行,以免好,要保证阻塞网络与其他网络和天线烧坏电容和电感而造成停播。

处于断开状态,一般情况下,并联谐振的阻塞网络的电容一般是设计时,提供3 双频共塔调配网络调试

的固定理论值,用矢量网络分析仪测试3.1 调试基本要求

时,直接可测其阻抗。阻塞网络的隔离由于天线的阻抗受到天线区的环度在30dB以上,就可以起到较好的阻境、季节、温度的影响,因此调试调塞作用。配网络,最好是春季和初冬时期,调调试匹配网络时,不管用高频阻试时,需注意人身安全,中波发射机抗电桥,还是矢量网络分析仪,首先必须是处在关机状态,且拉线塔直接要保证其天线与阻塞网络和调配网络对地后,方可调试。

是良好连接的,并且要取消天线出口

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端对地的短路线,在将调配网络的输入端口断开后,才可对调配网络和天线进行测试,在调试阻抗的实部和虚部时,要使实部接近50Ω,虚部接近0Ω即可,由于双频共塔的两频率相互之间稍有影响,所以对两个频率的匹配网络需要反复调试。

如图5所示,两个回路(回路1和回路2),假设通过回路1和回路2的两个频率分别为f1和f2,则这两个回路等同于一个倒L型的网络,回路1阻塞f2时,

则调配f1,回路2阻塞f1时,则调配f2。在调试匹配网络时,先调试回路1,塔的匹配网络由C3、L3、L4构成,调试L3、L4,使得电桥在f1上测出的阻抗为实部R=50Ω,虚部X接近0Ω即可。同理可调试回路2。

调试完成后,恢复调配网络正常工作的所有连接线,在发射机满功率

运行状态下,保证其天线零位和滤波零位在规定范围内,并使发射机全部技术指标完全达到甲级指标即可。连续运行一段时间后或试运行中,关掉所有发射机,检查调配网络元器件有无打火和发热的现象。

4 结束语

调配网络是发射机有效发射的重要环节,本文依据实际的工作经验,介绍了双频共塔调配网络基本组成原理和调试方法,对维护调试有一定的实际借鉴意义。

参考文献:

[1] 沈洋.中波天线调配网络[J].信息技术,2012,(1):169-171.

[2] 王利.中波天线匹配网络工程设计[J].中国有线电视,2018,(10): 51-54.

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