中波發(fā)射機(jī)三頻共塔網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和調(diào)試

國(guó)家新聞出版廣電總局491臺(tái) 葉 沉

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中波發(fā)射機(jī)三頻共塔網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和調(diào)試

國(guó)家新聞出版廣電總局491臺(tái) 葉 沉

【摘要】本文通過(guò)中波發(fā)射機(jī)調(diào)配室網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)分析和設(shè)計(jì)，通過(guò)調(diào)試完成調(diào)配室網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)，使發(fā)射機(jī)工作在正常狀態(tài)，駐波比達(dá)到中波發(fā)射機(jī)的要求。

【關(guān)鍵詞】DX-10kW中波發(fā)射機(jī)；匹配網(wǎng)絡(luò)；阻塞網(wǎng)絡(luò)；阻抗變換；隔離度；衰減；隔離開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)；運(yùn)行阻抗電橋；網(wǎng)絡(luò)分析儀

1、前言

我臺(tái)現(xiàn)在維護(hù)的發(fā)射機(jī)是DX-10kW中波發(fā)射機(jī)，天線(xiàn)是自立塔，饋電方式是中間饋電，天線(xiàn)底座直接接地，采用的是雙頻共塔。因播出任務(wù)需要，現(xiàn)需要改造成三頻共塔。原來(lái)的調(diào)配室里主要有1143kHz和900kHz兩個(gè)頻率的匹配網(wǎng)絡(luò)和阻塞網(wǎng)絡(luò)共4個(gè)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能實(shí)現(xiàn)起來(lái)也非常好調(diào)試。現(xiàn)需要增加頻率為846kHz的中波發(fā)射機(jī)，由于其頻率和900kHz倍率小于1.1倍（倍率為1.064），所以阻塞網(wǎng)絡(luò)的帶寬就要求非常的窄。必須要使用串并聯(lián)結(jié)合的方式。

為了增加846kHz的中波發(fā)射機(jī)，需要在原來(lái)的網(wǎng)絡(luò)上增加一些網(wǎng)絡(luò)和真空開(kāi)關(guān)。

2、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和計(jì)算

2.1整體設(shè)計(jì)框圖

整個(gè)調(diào)配室的設(shè)計(jì)框圖如圖一所示：

圖一

其中增加了一個(gè)通1143kHz，阻塞846kHz的阻塞網(wǎng)絡(luò)；一個(gè)通900kHz，阻塞846kHz的阻塞網(wǎng)絡(luò)；一個(gè)通846kHz，阻塞900kHz的阻塞網(wǎng)絡(luò)。846kHz和900kHz共用原來(lái)阻塞1143kHz的阻塞網(wǎng)絡(luò)。真空開(kāi)關(guān)主要是為了單某一個(gè)射頻通路的元件出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)能遠(yuǎn)程將開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，不影響其它兩部發(fā)射機(jī)的正常運(yùn)行。

2.2測(cè)量天線(xiàn)在三個(gè)頻率下的阻抗

利用阻抗電橋測(cè)量出天線(xiàn)的阻抗，為后面的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。測(cè)量出天線(xiàn)在1143kHz下阻抗為26-J20Ω；天線(xiàn)在900kHz下阻抗為82-J90Ω；天線(xiàn)在846kHz下阻抗為125-J141Ω。

2.3原來(lái)的使用阻塞網(wǎng)絡(luò)

原來(lái)并聯(lián)諧振阻塞900kHz的阻塞網(wǎng)絡(luò)L=8.6866uH，C=3.6nF，。當(dāng)頻率升高到1143kHz后網(wǎng)絡(luò)，呈現(xiàn)阻抗為X==-J101.787Ω，所以從阻塞網(wǎng)絡(luò)往后看天線(xiàn)，阻抗由26-j20Ω變?yōu)?6-J121.787Ω；原來(lái)并聯(lián)諧振阻塞1143kHz的阻塞網(wǎng)絡(luò)L= 19.3887uH，C=1nF，其中當(dāng)頻率降低到900kHz后網(wǎng)絡(luò)，呈現(xiàn)阻抗為X== +J288.535Ω，所以從阻塞網(wǎng)絡(luò)往后看天線(xiàn)，阻抗由82-j90Ω變?yōu)?2+J198.535Ω；其中當(dāng)頻率降低到846kHz后網(wǎng)絡(luò)，呈現(xiàn)阻抗為X==+J227.906Ω，所以從阻塞網(wǎng)絡(luò)往后看天線(xiàn)，阻抗125-J141Ω變?yōu)?25+J86.906Ω。

2.4增加阻塞網(wǎng)絡(luò)

（1）增加通1143kHz，阻塞846kHz網(wǎng)絡(luò)

當(dāng)要阻塞的頻率低于本頻的時(shí)候，Z1感抗L1和Z2容抗C1串聯(lián)諧振，諧振于f1；Z1和Z2串聯(lián)由于頻率降低呈容抗C2，Z3為感抗L2，成并聯(lián)諧振，諧振于f2。F1為本頻，f2為阻塞頻率。計(jì)算公式如下公式1、2和3：

根據(jù)公式可以設(shè)計(jì)出通本頻1143kHz，阻塞846kHz網(wǎng)絡(luò)元器件：L1=9.694uH，C1=2nF，L2=8.002uH。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖二所示。

圖二

圖三

（2）增加通900kHz，阻塞846kHz網(wǎng)絡(luò)

當(dāng)要阻塞的頻率低于本頻的時(shí)候，Z1感抗L1和Z2容抗C1串聯(lián)諧振，諧振于f1；Z1和Z2串聯(lián)由于頻率降低呈容抗C2，Z3為感抗L2，成并聯(lián)諧振，諧振于f2。F1為本頻，f2為阻塞頻率。計(jì)算公式如上面所列公式2-1、2-2和2-3。根據(jù)公式可以設(shè)計(jì)出通本頻900Hz，阻塞846kHz網(wǎng)絡(luò)元器件：L1= 31.272uH，C1=1nF，L2= 4.120uH。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖三所示。

（3）增加通846kHz，阻塞900kHz網(wǎng)絡(luò)

當(dāng)要阻塞的頻率高于本頻的時(shí)候，Z1感抗L1和Z2容抗C1串聯(lián)諧振，諧振于f1； Z1和Z2串聯(lián)由于頻率升高呈感抗L2，Z3為容抗C2，成并聯(lián)諧振，諧振于f2。F1為本頻， f2為阻塞頻率。計(jì)算公式如1、2和4：

C2= 4

根據(jù)公式可以設(shè)計(jì)出通本頻846kHz，阻塞900kHz網(wǎng)絡(luò)元器件：L1= 35.392uH，C1=1nF，C2=7.591nF。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖四所示：

圖四

圖五

2.5重新設(shè)計(jì)3個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)

（1）1143kHz的匹配網(wǎng)絡(luò)

1143kHz的輸出阻抗為50Ω，匹配網(wǎng)絡(luò)需要匹配的阻抗為26-J121.787Ω，采用Γ型網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)饋線(xiàn)阻抗大于天線(xiàn)阻抗實(shí)部，使用如圖五網(wǎng)絡(luò)所示。

網(wǎng)絡(luò)中兩元件值計(jì)算如下列公式5和6：

X1=-Xin± 5

X2= 6

根據(jù)公式可以設(shè)計(jì)X1=+146.767Ω， X2=-52.04 Ω，或者X1=+96.807Ω， X2=+52.04Ω。網(wǎng)絡(luò)元器件：① L= 20.4363uH，C=2676pF（正常使用的網(wǎng)絡(luò)）；② L1= 13.48uH，L2= 7.246uH（一般不采用）。

（2）900kHz的匹配網(wǎng)絡(luò)

900kHz的輸出阻抗為50Ω，匹配網(wǎng)絡(luò)需要匹配的阻抗為82+J198.535Ω，采用Γ型網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)饋線(xiàn)阻抗小于天線(xiàn)阻抗實(shí)部，使用如圖六網(wǎng)絡(luò)所示：

圖六

網(wǎng)絡(luò)中兩元件值計(jì)算如下列公式7和8：

X1=± 7

X2= 8

根據(jù)公式可以設(shè)計(jì)X1=+160.1Ω， X2=-100.06Ω，或者X1=-160.1Ω，X2=+720.485Ω。網(wǎng)絡(luò)元器件：① L= 28.312uH，C=1767pF（正常使用的網(wǎng)絡(luò)）；② C1= 1105pF，L2= 127.41uH（電感量太大，一般不采用）。

（3）846kHz的匹配網(wǎng)絡(luò)

846kHz的輸出阻抗為50Ω，匹配網(wǎng)絡(luò)需要匹配的阻抗為125+J86.906Ω，采用Γ型網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)饋線(xiàn)阻抗小于天線(xiàn)阻抗實(shí)部，使用如上圖六網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中兩元件值計(jì)算如上公式7和8。

根據(jù)公式可以設(shè)計(jì)X1=+82.2864Ω， X2=-79.2Ω，或者X1=-82.2864Ω， X2=+195.0813Ω。網(wǎng)絡(luò)元器件：① L=15.481uH，C=2375pF（低通網(wǎng)絡(luò)）；② C1= 2286pF，L2= 36.7uH（高通網(wǎng)絡(luò)，和900kHz網(wǎng)絡(luò)正好相反，使用）。

3、網(wǎng)絡(luò)隔離度

所有網(wǎng)絡(luò)完成安裝調(diào)試后，將調(diào)配室內(nèi)所有元件連線(xiàn)安裝上去，利用網(wǎng)絡(luò)分析儀分別進(jìn)行三個(gè)發(fā)射機(jī)隔離度的測(cè)量。測(cè)量數(shù)據(jù)如表1所示。

由于846kHz和900kHz中波發(fā)射機(jī)的頻率非常接近，所以隔離度低，但是也達(dá)到了超過(guò)-40 dBm的要求，符合設(shè)計(jì)要求。

當(dāng)隔離度是-57.913dBm的時(shí)候，發(fā)射機(jī)的組波比為1.003，符合DX10kW中波發(fā)射機(jī)駐波比小于1.1的要求。

表1

4、總結(jié)

我臺(tái)三頻共塔系統(tǒng)改造工程，工程現(xiàn)已順利完成，經(jīng)測(cè)試系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)滿(mǎn)足技術(shù)方案要求，所有指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求和發(fā)射機(jī)運(yùn)行要求。開(kāi)始運(yùn)行以來(lái)，發(fā)射機(jī)運(yùn)行情況良好，指標(biāo)正常無(wú)異常情況，測(cè)量覆蓋效果，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。此次三頻共塔的設(shè)計(jì)施工和調(diào)試，鍛煉了隊(duì)伍，又為我們的中心工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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