溫度對低段工作頻率全固態中波發射機天調網絡阻抗影響與改進

蔡鴻雁

摘要：阻抗變化與溫度密切相關，特別是500-700kHz低頻段，阻抗變化受溫度影響尤其嚴重。本文試從加頂負荷法、預調法、阻抗調整法角度分析，研究了溫度對天調網絡阻抗的影響，并提出了一些看法。

關鍵詞：溫度 天調網絡 實部 虛部 阻抗匹配 反射功率

1 負載阻抗預調法

把標準負載阻抗Z0=75+j0（或50+j0），人為設定在實部RL取75-100Ω；虛部設定在XL取感性+j（0-10）Ω。當春季某溫度下，預調的負載阻抗ZL=RL+jXL由于夏季來臨，溫度升高而發生變化。即實部減小，虛部感性減弱，容性增強。目的是隨著溫度的升高，預調阻抗ZL=RL+jXL逐漸逼近標準的負載阻抗Z0=75+j0這一值。最終使發射機的輸出阻抗與天調網絡的輸入阻抗盡可能的良好匹配。

之所以負載阻抗值受溫度升高會發生變化，首先是因為直立斜拉線鐵塔高度一般是給定的，為76m或88.5m等。對低段工作頻率，鐵塔高度H無法達到（0.3-0.53）λ倍的波長，即H/λ=0.3-0.53。也就是說給定現成的天線高度不符合H/λ輸入阻抗曲線這一關系。其次，天調網絡中電感、電容元器件受溫升影響而發生參數變化，直接造成負載阻抗失諧。再次，同軸電纜或饋管受溫升影響，其衰減系數也對天調阻抗失配有一定的關系。

下面我們用幾組實驗數據在矢量圖中找出變化的規律，來論證負載阻抗預調法的正確性。

如圖一為負載阻抗隨溫度變化的曲線。

同時603kHz工作頻率在22℃，調整后的網絡阻抗是78.5+j1.3，連續開機20分鐘后再測天調阻抗是72.5-j1.5。從圖中可知603kHz工作頻率負載阻抗點都隨著溫度的升高從R軸上方一點（純電阻R軸上）向下方偏左移動。這說明溫度與負載阻抗確有一定的變化關系。同理，工作頻率639KHz的兩組阻抗點也是隨著溫升向下方偏左移動。這樣在圖上通過幾組數據的分析，最終印證了某種溫度下調配好的天調網絡阻抗由于溫度的持續升高而發生變化。即實部逐漸減小，虛部向容性趨勢發展的變化規律。因此當春季預調阻抗值約取為ZL=RL+jXL，當溫度逐漸升高至夏天最熱時，實部與虛部逐漸逼近Z0=75+j0這一標準負載阻抗值。如果在夏天最高溫度，阻抗實部小于75Ω、虛部也小于0顯容性時，可調整發射機面板上方的阻抗微調，來彌補匹配到Z0=75+j0阻抗上。

需要說明的是，在冬季，天調阻抗變化不是太明顯，反射功率不太大，固態發射機不至于過流保護，還能較正常工作。較小天調阻抗變化的影響也可以用發射機阻抗微調來彌補。其次，當工作頻率高于700kHz至1000kHz以后時，在溫度升高的情況下，該天調阻抗實部減小逐漸緩慢，虛部向感性趨勢發展。這一點與前面恰好相反。因此，工作頻率逐漸升高時，網絡阻抗受溫度升高的影響逐漸減弱。再次，邊頻反射與反射功率不同之處是：邊頻反射是吸收網絡沒有設計好，反射功率表頭隨著音頻信號的增大而擺動；反射功率是天調阻抗與發射機輸出阻抗不匹配所致。如溫度升高造成天調網絡阻抗發生變化就是很重要的原因。相同之處是：都是在低段工作頻率的固態發射機中產生。

2 阻抗微調法

阻抗調整如何匹配天調網絡的阻抗，下面來論述：

如圖二所示：它是全固態發射機輸出網絡阻抗微調電路。它的功能是：經過調節L4（實部）、L3（虛部），使發射機反射功率下降為零，從而保證發射機的安全運行。工作原理：當可調L4內的旋轉鼓全部旋入L4內（無調節余地了），說明調載L4的電感量增大。為了使4有可調余地，需要把L4電感短接夾子向鼓的方向移動2-4圈或更多些。同樣，當可調L4內的旋轉鼓全部旋出L3外（L3也無調節余地了），說明調諧電感L3的電感量減小。為了能有余地，需把L3的短接夾子向鼓的反方向移動2-4圈或到頭。

天調阻抗變化與阻抗匹配的關系是：若溫升，天調阻抗實部減小、虛部向容性變化時，阻抗微調電路中調載電感L4內的鼓逐漸旋入以至到頭，這時需要把L4的短接夾子向鼓的方向移動2-4圈或更多以減小電感量；同樣把L3調諧電感內的鼓逐漸旋出以至全部旋出。為了增大電感，需要把L3短接夾子向鼓的反方向移動2-4圈或全部短接。

同理：對于預調阻抗ZL=RL+jXL，需要阻抗調整匹配，反射才最小，發射機才有最佳工作狀態。其調整方法恰好與溫升時的阻抗的調整方法相反。

之所以要阻抗調整，是因為天調阻抗受溫度升高的影響而發生變化，即實部減小，虛部向容性趨勢發展。那么，發射機的輸出網絡阻抗微調恰好要調整至變化的天調網絡阻抗上，發射機才能良好的運轉。

需要注意的是，全固態脈寬機與全固態數字機末級槽路的阻抗匹配網絡的基本一樣，采用的T型網絡。調載、調諧電感內的鼓最大能旋進電感的1/4處（調節有限），移動電感的短接夾子以增大電感或減小電感量。可能對發射機指標有影響，這個可以調整調制推動電路等相應部件來彌補。

3 天線加頂負荷法

如果76米塔用于700kHz（如603kHz）以下的廣播頻率，天線若不加頂，自身的Q值就很高，帶寬很窄。夏季溫度很高時，天調網絡阻抗變化很大，極不穩定，邊帶駐波比容易產生。要想獲得良好的通帶特性是相當困難的，這就需要加頂負荷。

斜拉線加頂，其長度不超過垂直天線的一半。當工作頻率在500-700kHz之間時，天線輸入阻抗在10-35Ω之間，斜拉線長接近天線的一半；當工作頻率高于700kHz后，斜拉線長逐漸變短，天線的有效高度減少。

之所以加頂負荷，是因為能增加天線的有效高度，改變天線鐵塔的電流分布，天線的有效高度不小于1/4λ。對于我們廣播事業的發展是經濟可行的辦法。同時，有效高度的增加能提高天線的輸入阻抗，給調配帶來方便。更重要的是減弱溫升對天調網絡阻抗的影響，發射機阻抗調整也不至于大動，就能良好的工作。

如上海市某全固態中波發射機的工作頻率為540kHz，但其鐵塔高度約為165m。它符合波長與塔高H/λ輸入阻抗曲線的技術要求，這就是它能在很熱的天氣條件下能正常工作的原因所在。

所以，當工作頻率較低，塔高在0.3λ-0.53λ之間（0.4λ附近除外），全固態中波脈寬機或數字機的天調網絡阻抗在受溫升而變化的情況下，采用負載阻抗預調法、槽路阻抗調整法、天線鐵塔加頂負荷法的辦法就能很好的解決負載阻抗變化對固態發射機的影響。也是目前經濟可行的有效辦法。這三種改進辦法將對廣播的安全播出有著重要的意義。

4 結束語

三種方法，首先用加頂負荷法。它可以相對減弱溫度對負載阻抗的影響。其次，再進行預調法及阻抗微調法。這樣對負載阻抗改進就容易些。阻抗調整中的調載、調諧實際調整的是電容。在阻抗微調法的過程中，T型網絡能在駐波比1.5以內經過調載、調諧電感，使全固態發射機反射功率下降為零。這三種方法也適用于錐面頂負荷小型中波發射天線，效果不錯。

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