周口中波轉播臺三頻共塔天調網絡的設計與應用

■文/李 文

周口中波轉播臺三頻共塔天調網絡的設計與應用

■文/李 文

三頻共塔技術是使用一座發射天線同時發射三套不同頻率的廣播節目。在發射頻率多、占地條件滿足不了安裝發射天線的發射臺，該技術的應用，不但能解決多頻率發射問題，同時還能節省大量的資金和土地面積。周口中波臺原有120米的拉線塔一座，工作頻率為 1098kHz（25kW）和900kHz（10kW），雙頻共塔。現新增一部603kHz（25kW）發射機。通過計算，各個頻率之間的比值均大于1.25，符合共塔的條件。進行了三頻分饋共塔，通過增加和調整阻塞網絡、陷波網絡，使三個單通道網絡合并成一個完整的三頻共塔天調網絡，達到了預期效果。

三頻共塔技術；節省投資；預期效果

1.三頻共塔網絡的技術條件

我們知道，三頻共塔技術對發射機的總功率、頻率間隔、天線的特性阻抗以及本臺其他頻率情況有特別的要求。河南省周口中波轉播現有一座120米高邊寬1米的桅桿式拉線天線，天線在三個頻率附近的的阻抗如表1所示。三臺發射機均為DAM全固態數字調制發射機，三個頻率間隔相互比值都大于1.25。總發射功率為60kW，原有的雙頻共塔已經很穩定地工作了多年，原有雙頻共塔網絡如圖1所示。綜上所述，實現三頻共塔的條件完全具備。

表1 三個頻率附近的天線阻抗值

2.三頻共塔天調網絡設計原則

三頻共塔天調網絡，要求在每個頻率的支路上，必須使用兩個阻塞網絡分別阻塞另外兩個頻率，避免其它兩個頻率通過本頻率支路倒灌到發射機，進而對本頻率產生干擾。同時還要在本頻之路上分別安裝兩個餡波網絡，最大限度地吸收另外兩個頻率的殘留成分。除此之外，還要考慮吸收或阻塞本臺或附近其它中波頻率的干擾問題，使三個共塔頻率盡量少受外部電磁環境的干擾。根據發射節目的頻率、功率、本頻點的天線阻抗，計算出各頻率之路上的元件值大小，同時還要考慮元件的功率余量、耐壓、耐流等情況，對于電容，可以采用先串聯后并聯或先并聯再串聯的方式提高其耐壓和耐流能力；對于電感，可使用較粗的線圈提高功率的耐受力和散熱效果。

圖1 原有雙頻共塔網絡圖

2.1 阻塞網絡的設計

阻塞網絡的原理是：當L、C 并聯回路在某個頻率產生諧振時，諧振回路對該頻率阻抗趨于無窮大。因此采用 L、C 并聯回路作為阻塞網絡。在中波頻段500～1600kHz的范圍內時，如果確定了電容C的值，就可以依據ωL=1/ωC（L=1/ ω2C）計算出L的值。在實際設計運用中，考慮對邊帶頻率的影響和市場現有規格等因素，最好先選定電容值，然后再選取合適的諧振線圈。三頻的阻塞網絡各支路電容、電感值如表2所示。

表2 三個頻率附近的天線阻抗值

2.2 陷波（吸收）網絡的設計

陷波網絡的作用上述已分析過，與阻塞網絡有所不同，餡波網絡是要讓其它頻率通過且入地的，因此, 陷波網絡應采用L、C串聯諧振，利用串聯諧振后對諧振頻率呈現直通的原理來實現，但在實際運用中，又不能讓本頻通過陷波器入地，因此還要設計出一個阻塞網絡來阻塞本頻頻率，然后再與串聯諧振的網絡相串聯，從而實現了既不讓本頻入地，又能達到吸收另外兩個頻率的作用。由于當地有567kHz和828kHz兩個頻率，所以在603kHz的天調網絡上增加了陷波網絡（如圖二所示）。根據公式f=1/（2π√LC），吸收567kHz的電容為809pF，電感為98μH；吸收828kHz的電容為1000pF，電感為37μH。此時，并聯3800pF的電容組，可以使網絡并聯諧振于603kHz。

在并聯諧振網絡中，既有工作頻率（本頻）的電流通過，又有阻塞頻率的電流通過，根據公式：

可以得出電感、電容上的總電流ILT和ICT，考慮到發射機在滿調制（100%）的情況下，元件能承受的最大電流為總電流的1.3倍。以603kHz頻率支路網絡上阻塞1098kHz為例，根據公式：

已知f=603x10，f0=1098×103得出t=0.549，α=0.786。

工作電流：P=10×103RA=40

得出I=15.8A

阻塞電壓E0，根據公式得出E0=3535V，

帶入上面的公式，可以得出ILT=33.29A，ICT=25.29A

所以，在100%調制的時候，元件L承受的總電流是1.3ILT=44A，元件C承受的總電流是1.3ICT=32A

得出VL=VC=6820V

同時，考慮到100%調制時候，元件的L、C的耐壓為3VL=3VC=20460V

同理可算出其他阻塞網絡上元件的耐壓，如表三所示。

由于容抗和感抗具有互抵的特性，合理的選擇電感電容，使各個頻率支路上產生容抗與感抗相互抵消，最大限度的達到RA+j0的效果。

因為900kHz和1098kHz的天線阻抗實部都大于饋管的特性阻抗，所以，匹配網絡時，使用Γ型網絡，603kHz使用T型網絡，L、C的參數根據：

圖2 三頻共塔網絡圖

其中，W為饋管的特性阻抗；Ra為天線阻抗的實部；Xa為天線阻抗的虛部。根據參數，如三頻共塔天調網絡電路圖所示，即可組成三頻共塔預調網絡。

支路（kHz） 阻塞（kHz） 承受電壓（V）100%調制電壓（V）603 1098 6820 20460 900 6906 20718 1098 603 1164 3492 900 5222 15666 900 1098 6483 19449 603 1643 4929

3.結束語

經過設計安裝調試后，對發射情況進行了監聽測試，三部發射機的電聲指標，均符合設計要求，場強測試也符合要求，至此，三頻共塔網絡圓滿完成。目前條件下。由于場地、資金諸多方面的限制，三頻共塔技術日益顯出它的重要性。周口中波臺在這方面做了大膽的嘗試，也可以說在自臺技術革新方面是一個新的突破。當然還有幾個需要解決的問題，比如，發射機的穩定性、器件的耐用性、散熱等諸多問題還有待進一步解決。

[1]唐建林 ．三頻共塔中波廣播發射機天線調配網絡.青海師范大學學報 （自然科學版），2014（2）.

[2]中短波傳播天線實用手冊.廣電無線局 ， 1987.

（作者單位：河南省周口中波轉播臺）

TN934

A

1671-0134（2017）04-112-02

10.19483/j.cnki.11-4653/n.2017.04.035