中波天線(xiàn)調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的改造和調(diào)試

□楊 怡 許 琴

濾除網(wǎng)絡(luò)的電路分析

全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)的輸出功率是由一定數(shù)量的功放模塊的輸出經(jīng)功率合成得到的。在中波天線(xiàn)調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)中要求天調(diào)網(wǎng)絡(luò)與饋線(xiàn)阻抗嚴(yán)格匹配，并且有良好的帶通特性，同時(shí)要求天調(diào)網(wǎng)絡(luò)具有良好的濾除來(lái)自近距離的其他頻率發(fā)射機(jī)的干擾。濾除這些外部干擾源的方法多種多樣，比較常用的有阻塞網(wǎng)絡(luò)、陷波網(wǎng)絡(luò)和二階帶通網(wǎng)絡(luò)等。我們可以根據(jù)不同功率等級(jí)、不同頻率和調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，選擇不同的濾除網(wǎng)絡(luò)。

1．并聯(lián)諧振阻塞網(wǎng)絡(luò)。

圖1為并聯(lián)諧振阻塞網(wǎng)絡(luò)，圖中R 為電感線(xiàn)圈和電容器的等效電阻，可忽略，其主要參數(shù)為：

f0 ＝1/2π √ LC ω0＝2πf0＝1/√LC品質(zhì)因數(shù)：Q ＝R/ω0L ＝ω0RC

ω＝ω0±△ω

其阻抗可表示為：

Z ＝1/[1/(1/jωL +jωLC)]＝j(luò)ωL/(1-ω2LC)＝j(luò)ωL/(1-ω2/ω02)＝j(luò)ω02ωL/[ω02- (ω0±△ω)2]＝j(luò)ω02ωL/[+2△ω(ω0±△ω/2)]＝j(luò)ω02ωL/[+2△ω(ω0±△ω/2)]＝j(luò)[(1/LC)(ω0±△ω)]/[(+2△ω)(ω0±△ω/2)]

圖1

由式中可以看出，在中波段f0 為500KHz～1600KHz，△f＝±10KHz，即ω0≥△ω，Z≈+j(1/2△ωC)＝+j(1/4π△fC)。

由式中可知阻塞網(wǎng)絡(luò)的阻抗幾乎與Q 值無(wú)關(guān)，所以在以f0 為中心的頻帶內(nèi)，為提高阻塞阻抗，可加大ω0L＝1/ω0C 的值，也就是加大L，減少C 值。

2．串聯(lián)諧振吸收網(wǎng)絡(luò)。

圖2為串聯(lián)諧振阻塞網(wǎng)絡(luò)，圖中R 為電感線(xiàn)圈和電容器的等效電阻，f0 為發(fā)射機(jī)工作頻率，f1 為干擾頻率，E 為L(zhǎng)、C 兩端的電壓，網(wǎng)絡(luò)諧振于干擾頻率，其主要參數(shù)為：

f1＝1/2π√LC

ω1＝2πf1＝1/√LC L、C 的電壓、電流為：

IL ＝IC ＝E/[j (ω0L－1/ω0C)]＝E/[j(ω0/ω1×ω1L－ω1/ω0×1/ω1C)/C3]＝E/[j(ω0/ω1－ω1/ω0)ω1L]

EL＝j(luò)ILω0L＝j(luò)Eω0L/[j(ω0/ω1－ω1/ω0)ω1L]＝E/[1－(ω1/ω0)2]

EC＝IC×1/jω0C＝E/[j (ω0/ω1－ω1/ω0)×1/ω1C]×1/ω0C＝-E/[(ω0/ω1)2－1]

由上述式中可以看出IL 與L 成反比，L 越小，IL 越大，濾波效果越好。EL 和EC 的大小只決定于E、ω0 和ω1，與L大小無(wú)關(guān)，且當(dāng)ω0 與ω1 越靠近時(shí)，EL 和EC 就越大。

3．幾種典型濾除網(wǎng)絡(luò)介紹。

并接于回路的陷波網(wǎng)絡(luò)（如圖3）：圖中L1、C1 并聯(lián)諧振于工作頻率，再與X1 串聯(lián)諧振于干擾頻率。當(dāng)工作頻率高于干擾頻率時(shí)，X1 呈容性；當(dāng)工作頻率低于干擾頻率時(shí)，X1 呈感性。L2、C2 串聯(lián)諧振于干擾頻率，再與X2 串聯(lián)諧振于工作頻率。當(dāng)工作頻率高于干擾頻率時(shí)，X1 呈感性；當(dāng)工作頻率低于干擾頻率時(shí)，X1 呈容性。為了提高陷波網(wǎng)絡(luò)的擬制效果，應(yīng)該把陷波網(wǎng)絡(luò)串接于高阻抗處。此網(wǎng)絡(luò)具有以下優(yōu)點(diǎn)，一是不會(huì)引起邊帶反射過(guò)大，二是對(duì)發(fā)射功率的損耗很小，三是網(wǎng)絡(luò)的接入對(duì)整個(gè)調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的匹配狀態(tài)影響很小。

串接于回路的并聯(lián)諧振阻塞網(wǎng)絡(luò)（如圖4）：圖中L1、C1 并聯(lián)諧振于干擾頻率，再與X1 串聯(lián)諧振于工作頻率，在設(shè)計(jì)中往往可以不需要X1，將諧振于干擾頻率的并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)對(duì)工作頻率所呈現(xiàn)的阻抗巧妙地用于工作頻率的阻抗轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)的一臂，以簡(jiǎn)化電路。當(dāng)工作頻率高于干擾頻率時(shí)，X1 呈容性；當(dāng)工作頻率低于干擾頻率時(shí)，X1 呈感性。L2、C2 串聯(lián)諧振于工作頻率，再與X2 并聯(lián)諧振于干擾頻率。當(dāng)工作頻率高于干擾頻率時(shí)，X1 呈感性；當(dāng)工作頻率低于干擾頻率時(shí)，X1 呈容性。為了提高阻塞網(wǎng)絡(luò)的擬制效果，應(yīng)該把阻塞網(wǎng)絡(luò)串接于低阻抗處。此網(wǎng)絡(luò)的加入有一定的功率損耗，應(yīng)選用截面較大的銅管制作線(xiàn)圈。

實(shí)例分析

原有的50KW、1350KHz 的發(fā)射天線(xiàn)為高106.5 米邊寬1 米的垂直桅桿天線(xiàn)，新增的600KW、1170KHz 的發(fā)射天線(xiàn)為高120 米邊寬1.5 米的籠形桅桿天線(xiàn)，兩塔相距約500米。DX 系列中波發(fā)射機(jī)技術(shù)指標(biāo)規(guī)定：當(dāng)天線(xiàn)駐波比大于1.3 時(shí)發(fā)射機(jī)開(kāi)始降功率，當(dāng)天線(xiàn)駐波比大于1.5 時(shí)發(fā)射機(jī)自動(dòng)關(guān)機(jī)。

天線(xiàn)駐波比：VSWR＝(√P 入+√P 反)/(√P 入-√P 反)（式中P 為功率）

根據(jù)公式可算出50KW 發(fā)射機(jī)的反射功率大于850W時(shí)發(fā)射機(jī)開(kāi)始降功率，當(dāng)反射功率大于2000W 時(shí)發(fā)射機(jī)自動(dòng)關(guān)機(jī)。

開(kāi)啟600KW、1170KHz 發(fā)射機(jī)，在50KW 機(jī)的天線(xiàn)底部用靜電高壓表測(cè)得其感應(yīng)電壓為2010V，50KW 機(jī)天線(xiàn)阻抗為：Z＝135－j200，根據(jù)公式可算出1170KHz 的感應(yīng)功率約為9400W。網(wǎng)絡(luò)的衰減增益應(yīng)大于：10㏒（9400/850）＝10.5dB

圖5為50KW 天調(diào)網(wǎng)絡(luò)原理圖，圖中虛線(xiàn)部分是此次改造新增的1170KHz 濾除網(wǎng)絡(luò)。L5、C4、C5 組成1170KHz陷波網(wǎng)絡(luò)，L5、C5 并聯(lián)諧振于工作頻率1350KHz，再與C4串聯(lián)諧振于干擾頻率1170KHz；L6、C6、L7 組成1170KHz阻塞網(wǎng)絡(luò)，L6、C6 串聯(lián)諧振于工作頻率1350KHz，再與L7并聯(lián)諧振于干擾頻率1170KHz；開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)，沒(méi)有考慮到干擾頻率的幅度有這么大，只加了L5、C4、C5 組成1170KHz陷波網(wǎng)絡(luò)，調(diào)試好后開(kāi)啟600KW 機(jī)和50KW 機(jī)，剛開(kāi)機(jī)時(shí)50KW 機(jī)正常工作，天線(xiàn)駐波比和反射功率正常，隨著開(kāi)機(jī)時(shí)間的增加，其天線(xiàn)駐波比和反射功率也逐步增大，直至保護(hù)關(guān)機(jī)。停機(jī)一段時(shí)間后開(kāi)機(jī)，又重復(fù)上述現(xiàn)象。

工作一段時(shí)間后，到調(diào)配亭檢查天調(diào)網(wǎng)絡(luò)元器件，發(fā)現(xiàn)由L5、C4、C5 組成1170KHz 陷波網(wǎng)絡(luò)有明顯的溫升，溫度較高，說(shuō)明此網(wǎng)絡(luò)的功耗較大 (吸收感應(yīng)功率約為9000W)，造成這些元器件的參數(shù)發(fā)生變化，影響原來(lái)已調(diào)好的阻抗，使其阻抗有規(guī)律性的失諧。為使發(fā)射機(jī)穩(wěn)定工作，根據(jù)前面分析，應(yīng)改變陷波網(wǎng)絡(luò)的阻抗，使其對(duì)干擾頻率呈現(xiàn)更大的阻抗，即減小L5 的電感量，從而降低功耗。功耗降低的同時(shí)，也減小了對(duì)干擾頻率的衰減量，為此在調(diào)配網(wǎng)絡(luò)中又增加了由L6、C6、L7 組成的1170KHz 阻塞網(wǎng)絡(luò)，用兩種不同形式的濾除網(wǎng)絡(luò)來(lái)濾除干擾。經(jīng)過(guò)這樣處理后，在發(fā)射機(jī)饋線(xiàn)輸出端測(cè)得的干擾電壓幅度為：U=36.4V，功率為：P=26.5W，完全達(dá)到了預(yù)期的效果。