全固態中波發射機天調網絡的防雷

陳玫君 覃家和

摘要： 國內的中波廣播發射隨著技術水平的提升已經實現了全面固態化，但是全固態發射機的使用性能仍然受到一些因素的影響。而因雷擊產生的設備損壞問題也是主要的影響因素。由于全固態發射機并不像電子管發射機一樣具有相對較好的防雷能力，因此如何在技術方面進行改進，成為了未來工作的重點。

關鍵詞： 全固態;中波發射機;天調網絡;防雷

中圖分類號： TN838?? ?文獻標識碼： A?? ?文章編號： 1672-9129（2018）09-0094-02

Abstract： ?in China， medium wave radio transmission has been completely solid-state with the improvement of technical level， but the performance of all-solid transmitter is still affected by some factors. Equipment damage caused by lightning strikes is also a major factor. As all solid state transmitters are not as good as vacuum tube transmitters， how to improve the technology has become the focus of future work.

Keywords： all solid state;Medium wave transmitter;Sky adjustment network;Lightning protection

引言：中波廣播通過地面波的繞射進行傳輸，其中一部分會以電離層的反射波形式來進行傳輸，發射機功率越大，直線傳輸的距離也就越遠。全固態中波發射機的普及讓我國的廣播電視事業得到了快速發展，而天調網絡的防雷措施也是保障系統安全運行的基礎，需要進行針對性改造。

1 雷擊特性

由于雷擊的出現是因為大氣中包含電荷的雷云進行放電，放電通常情況下在云層之間互相進行，但如果云層與大地間發生放電現象，落地雷產生的電流可以在短時間內就超過100Ka，波前時間為2μs左右，主放電時間在30-50μs。此時，空氣會在短時間內迅速碰撞，主放電溫度超過20000度，產生強烈閃光。雷電也通過電磁效應與直接雷擊的方式對建筑、工業電氣設備產生安全威脅，也是中波發射機天調網絡面臨的最大威脅之一。

2 天調網絡的相關內容

全固態中波廣播發射機的效率較高、維護模式簡便，逐漸地在我國的中波發射臺普及。但由于其對于天饋線駐波比指標的高要求，一旦天調網絡駐波比帶寬無法滿足要求，而發送機的反射功率出現變化時，發動機功率模塊必然存在著停機事故，甚至導致模塊燒毀現象。另一方面，中波廣播波長過長，利用電容等設備可以實現天調網絡阻抗變換。發射機輸出口與發射天線之間的阻抗匹配變換是保持天線發射的具體方案，否則會直接影響到天線的輸出效率。阻抗匹配問題也一直是技術研究要點，是保障發射機與系統安全的關鍵，即便系統處于近似行波狀態，也不會因為駐波而產生電壓數值異常，保持系統穩定運行[1]。

但由于天線一般位于較高的建筑物之上，受到雷擊的可能性較高，因而對于天線的保護工作至關重要。如果通過天線引入雷電，發射機的性能必然受到嚴重的安全威脅。當雷擊來臨時，雷電能量引入大地的過程中也會有大量電流進入發射機，防雷工作勢在必行。

3 全固態中波發射機天調網絡防雷方案

3.1 電流控制。一般情況下，可以通過減少電流的方式來進行控制。在接地方式的選擇上，地阻減少會同時導致分流減小，所以接地點應設置為一個，機房也需要進行集中接地。另外，地網地電阻也需要減少，為射頻信號提供更好的回路，更好地將雷電引入大地，減少對于整個系統的危害程度。

3.2 石墨裝置。石墨放電裝置的作用是減少天線基座受到雷擊而產生的瞬間高電壓情況，具體來看，不僅可以在天線基部安裝放電球，還可以將石墨放電裝置安裝在調配室之內，避免發射機半導體設備的損壞，也可以顯著降低發射機在保護動作開始前的放電次數。石墨裝置在發射機正常工作時不會產生影響，一旦受到雷擊，可以短時間內快速提升短路阻抗，起到保護作用[2]。而雷擊的直流低頻也不會影響雷電進入大地，性能更加優秀。

3.3 電感線圈.電感線圈的原理是利用了電磁感應的相關知識。當電流流過導線時，會在導線周圍產生電磁場，而電磁場本身也會對導線發生感應作用，即“互感作用”。其具體作用是對交流電流的阻礙作用，在防雷方面的效果顯著。天線串接一只電感線圈到地，代替傳統的靜電泄放線圈，可以發揮更有效的防雷作用。由于銅管長度短，產生的電阻分量也較小，通知材料可以讓雷電中的能量直接通過線圈進入大地，避免強大電流對于天調網絡和發射機的不良影響。尤其是在中波波段之上，還不會影響天線阻抗匹配，在計算過程中也可以將其與阻抗等效計算。

3.4 移相網絡。移相網絡即Resistance-Capacitance Circuits，是一個包含利用電壓源、電流源驅使電阻器、電容器運作的電路。回路呈現容性，因而電壓與電流相位在通過回路后，電流相位會超過電壓相位。一般情況下，負載短路發生的可能性較高，尤其是當鐵塔受到雷擊放電的影響時，功放管損壞的可能性會更高。因此，從發射機到塔基的所有部件都有相移引入，此時，為了將其補償至π的整數倍，可以接入移相網絡，不僅不影響天饋線路的阻抗匹配，還能防止雷擊對于系統的損壞情況[3]。

3.5 電容器裝置。天線在遭受雷擊的情況下，部分能量并不會被引入大地，而是經過饋線進入發射機，所以電容器裝置可以在這一階段發揮保護的作用。一般情況下，容量可以控制在1000-2000PF左右，保持在中波頻率上的合理壓降。但是其伏安量也可以適當提升，尤其是當發射機的輸出功率處于較高的水平時，選用的伏安量也應該隨之增加，在技術上符合要求。

4 結語

對于中波發射機天調網絡來說，盡管無法控制雷電的產生，但是可以通過相應的技術手段來減少雷電產生的危害，重點在防雷技術與防雷措施上進行合理規劃，從而根據要求制定一套完善的防雷體系，保障全固態中波發射機的有效應用，保障節目的安全播出，提供更優質的服務，確保將黨的聲音及時的傳播到千家萬戶。

參考文獻：

[1]胡寧博.中波發射機系統的整體防雷策略與改造措施研究[J].電子制作，2014（9x）：174-174.

[2]梁雪，史冬雪，陳安國.淺談全固態中波發射機天調網絡的防雷措施[J].無線互聯科技，2013，（1）：181-181.