中波天線調配網絡計算公式的推導及應用

明 震 劉 鈺

中波天線要投入使用必須要將天線輸入阻抗與饋線的特性阻抗匹配，一般在中波天線附近增設一套匹配網絡使之與饋線特性阻抗匹配，這套匹配網絡稱之為“天調網絡”。在許多有關天調網絡設計的資料中，對這些基本公式一般都是直接給出并運用，一些工作者對這些公式的理解僅僅停留在感性認識層面上，往往是知其然而不知其所以然，一旦忘記這些公式就手足無措。下面，本文就這些基本公式展開推導。

1　公式推導

天線在作為單頻使用的時候網絡一般都采用“正г”（如圖1所示）和“倒г”（如圖2所示）兩種基本形式。把天線輸入阻抗和天調網絡結合在一起，可以看作是一個無源二端網絡。當這個無源二端網絡的等效阻抗等于饋線特性阻抗時，天調網絡就達到理想匹配狀態了。

圖1　正г型網絡

圖2　倒г型網絡

注 ：W為饋線特性阻抗X1﹑X2為天調網絡元器件的電抗值；。下同。

X1，X2為天調網絡元器件的電抗值；

圖1所示的電路應滿足下式：

即：(WX1+WX2+WXa-X2Ra)=0

令上式左端實部﹑虛部分別等于0，得到以下方程組：

解得X1和X2為：

同理，圖2所示電路應滿足下式：

即∶

令上式左端實部﹑虛部分別等于0，得到以下方程組：

解得X1和X2為：

解析式（1）和解析式（2）中的X1和X2的根號前正﹑負號取相反。

2　公式的應用

在實際的天線匹配網絡設計當中，還要根據各電臺實際情況進行綜合考慮，一般電臺的使用頻率會有多個，單頻單天線使用的情況非常少。對于單頻單天線的網絡設計，可以直接通過這幾個公式設計出符合要求的匹配網絡。但是，對于一些需要共塔或者電臺還有其他中波天線使用的情況如何利用這幾個公式來設計并計算網絡？這是廣大廣電技術人員經常會面對的問題。

在共塔情況的時候，就需要考慮在匹配網絡中增加阻塞網絡，在電臺還有其他中波天線使用的時候就需要匹配網絡中考慮增加陷波網絡，當匹配網絡增加了阻塞網絡或者陷波網絡之后，只需要將增加的這些網絡換算成所要設計頻率的電抗值，然后將這些電抗值看作是天線阻抗或者匹配網絡的一部分，這時就可以直接套用上述公式進行設計并計算了，下面就根據某電臺的實例加以說明。

某中波電臺共有三套使用頻率，分別為f1=585 kHz﹑f2=846 kHz﹑f3=1 125 kHz，兩副中波天線，其中f1單獨使用一副天線，f2和f3共用一副天線，已知饋線阻抗均為50 Ω，天線對f3呈現的阻抗現就其中f3=1 125 kHz匹配網絡展開設計論述。

因為f2和f3共塔，f3匹配網絡中要增加針對f2的阻塞網絡，考慮到f1天線對f3的串擾，f3匹配網絡中要增加針對f1頻率的陷波網絡。匹配網絡如圖3所示。

圖3　1125kHz匹配網絡

L1和C1并聯組成阻塞網絡，以阻塞頻率f2，依據阻塞網絡電容取值范圍先選定C1取1 400 pF，根據C1的電抗值計算出L1的電感量：

計算C1和L1對f3呈現的電抗值：

計算C1和L1并聯后對f3呈現的電抗值：

將X1的值與天線阻抗結合：

這時就可以直接引用上述推導的公式直接求出C2和L2的值。

通過C2和L2的電抗值計算出C2和L2：

陷波網絡放在饋線端口要比放在天線端口的濾波效果要好[1]。C3與L3并聯組成阻塞網絡，以阻塞主頻率f3，這個阻塞網絡對f1呈現的是感性，將此阻塞網絡與電容C4串聯組成一個針對頻率f1的陷波網絡，即該阻塞網絡與C4組成一個串聯諧振電路，且諧振頻率為f1，以濾除頻率f1對f3的串擾。這個陷波網絡對主頻f3呈現的是高阻抗狀態，其中的阻塞網絡一旦調試好之后再調節串聯諧振的時候是不能再作調整的，只能靠調節C4以達到對頻率f1的濾波作用。

依據阻塞網絡電容取值范圍，先選定C3取1 200 pF，再根據C3的電抗值計算出L3的電感量：

計算C3和L3對f1呈現的電抗值：

計算C3和L3并聯后對f1呈現的電抗值：

通過X2計算出C4的值：

陷波網絡因為對主頻f3呈現的是高阻抗狀態，所以在陷波網絡接入匹配網絡中時匹配網絡對主頻f3呈現的阻抗幾乎沒有影響。另外，在匹配網絡安裝過程中盡量減少分布參數對匹配網絡阻抗的影響。例如，相鄰兩個電感線圈在安裝時盡量使兩個電感線圈相互垂直擺放，電感的調試短接引線要放置在線圈內部，等等。

至此，針對頻率f3=1 125 kHz的匹配網絡就設計完成了。從上述的設計過程中可以看出，C1和L1組成的并聯諧振網絡，對頻率f2=846 kHz呈現的是高阻抗狀態，而這個并聯諧振網絡對所要通過的主頻f3呈現的是容抗，將這個容抗和天線阻抗結合，就可以直接運用推導公式（2）來設計并計算了。在這個匹配網絡中，陷波網絡對主頻f3阻抗的影響是可以忽略不計的，所以這個陷波網絡可以單獨調試好之后再接入匹配網絡中。

3　結語

中波天調網絡的設計﹑調試在中波發射環節中是相當重要的，它直接關系發射機的發射效果，以及發射機的穩定性。中波天調網絡的設計又受各種因素干擾，沒有固定的模式可以直接套用，這就給設計者增加了很大難度。設計者只能從最基礎的理論出發，然后再將其他因素逐一考慮進去，就可以設計出理想的匹配網絡。

參考文獻：

[1]何大中,章之儉.廣播電視技術手冊[M].北京:國防工業出版社,2011.