中波發(fā)射機天調網絡的結構和改進

嚴小芬

（湖北省廣播電視局荊門中波轉播臺，湖北 荊門 448000）

0 引 言

中波廣播的傳輸方式為地面波繞射。通過電離層的反射波實現有效傳播，發(fā)射機的功率增加，進而提高傳輸距離并增強了波的繞射能力。中波發(fā)射機、天饋線系統、電源設備和其他輔助設備共同構成中波廣播發(fā)射系統。現階段，在我國固態(tài)中波廣播發(fā)射機的結構原理方面，主要使用的調制方法為數字調制和模擬調制。全固態(tài)中波發(fā)射機的維修相對簡單且效率更高，但其所使用的MOSFET管具有較差的抗干擾能力，耐壓能力也不強，這樣會造成防雷效果不夠良好，天饋線系統運行的穩(wěn)定性也會受到影響。如何有效、合理調試天調網絡，最大深度降低干擾，確保運行的效率與質量，是本文需要重點分析的問題。

1 天調網絡的設計原理

1.1 天調網絡設計的總體要求

為使天線的輸入阻抗與饋線的特性阻抗相匹配，降低反射波，需要在天線的饋線與輸入端之間安裝天線調配網絡。模塊都是通過場效應管組合而成，如果天線基部出現短路或者存在鄰近頻率干擾，都會導致場效應管損壞。根據上面的特點而言，針對固態(tài)機天線調配網絡的情況，除了考慮阻抗匹配外，還應運用天線實現防雷處理，同時需要針對鄰近頻率射頻倒送的濾波線路加強抑制。因為這種機器的功率較大，通過計算可以了解到，天線調配網絡上會產生較強的電壓，所以抑制射頻倒送的線路不應在天調網絡中設計，而是在內部輸出網絡之后安裝，這樣不僅可以提高可靠性，而且可以降低成本。

1.2 天調網絡的防雷措施

雷電的電流脈沖峰值一般可以達到20 000 A，脈沖寬度為20～l00 ps，脈沖上升沿時間為5 s，主要能量以低頻和直流的形式存在，一定要按照雷電的特點合理安裝防雷裝置。首先，一定要保留方點球，在天饋調配室中天線的輸入端口接入石墨方點球。這種方點球的放電特性較好，同時可以按照工作的實際情況調整間隙。將石墨方點球安裝在設備上，能夠降低雷電對機電設備的損傷，同時減小發(fā)射機在保護動作發(fā)生前因本身輸出功率引起的放電次數[1]。

其次，天線串接微亨級電感線圈到地，用它代替?zhèn)鹘y的毫亨級靜電泄放線圈，搭通天調網絡的對地通路。因為電感線圈的材料為粗銅管，并且長度短、電阻較小，所以接觸雷電后，一部分能量可以通過電感線圈接地。之前使用的毫亨級靜電泄放線圈在中波波段上不會對天線阻抗匹配造成影響，但目前使用的微亨級線圈需要考慮將其影響考慮在內，在這種配置的情況下，不僅具備防雷作用，還屬于調配元件。將隔直阻容加入到調配網絡中同樣能夠產生相應效果，能夠合理輸出高頻，但針對雷電的低頻能夠起到隔離作用[2]。

2 天調網絡的基本結構

天調網絡的組成包含阻塞網絡、匹配網絡以及避雷系統三部分。匹配網絡一般由電容與電感組成，分為T型、n型、r型等，主要功能是匹配特性阻抗與輸入阻抗。對天調網絡而言，需要設定阻塞網絡，主要因為天線具有互逆性，繼而造成了停播或者劣播的情況。此外，天調網絡具有較大的發(fā)射天線，會接收較高的高頻電壓，如果直接向本機功能放電路中倒送，就會導致波形發(fā)生嚴重畸變，一旦情況嚴重，將會在短時間內造成大量場效應的損壞，從而造成停播現象。阻塞網絡可以在并聯諧振電路阻抗無窮大時串入回路并直接入地，通過相互干擾達到效果[3]。

3 影響天調網絡運行的因素

全固態(tài)發(fā)射機天調網絡運行過程中，天調網絡會受到來自多方面因素的干擾，雷電、風沙以及匹配情況等，都會影響天調網絡具體的運行質量與效果。如果周圍環(huán)境中的頻率塔較多，還應針對阻塞進行考慮。因為天調網絡具有較多的諧振回路，所以在元器件中產生的回路電流較大，由此將會產生更多的熱能耗。過高的熱能耗會影響天線的發(fā)射功率，影響廣播發(fā)射質量。熱能耗的增加會導致其他元器件工作環(huán)境的溫度升高，對元器件的正常使用造成影響，出現較大的參數變化[4]。

一旦元器件的參數發(fā)生變化，阻抗變換值也會隨之改變，發(fā)射機輸出回路就會存在失配的情況。如果元器件的回路電流增加，繼而導致天調網絡出現較大熱耗，可以通過使用電橋冷調的方式確保天調網絡的穩(wěn)定性。這種方式的維持時間不能長久，發(fā)射表會在幾分鐘后出現變化，輸出功率下降趨勢明顯。通過阻抗調解會導致反射功率降低，但并不會完全下降。上述因素會嚴重影響天調網絡的穩(wěn)定性，對中波發(fā)射機的正常工作造成不利影響。

4 天調網絡設計和應用的改進方法

4.1 依據運行環(huán)境制訂調整方案

因為功放單元場效應管的工作電壓較低，激勵電壓也不高，對于外界干擾非常敏感，一旦干擾過大就會出現損壞，所以中波發(fā)射機的保護電路非常多。盡管天調網絡的精細度比較高，但由于發(fā)射天線、天調網絡以及地網等受到了溫度、濕度、氣候以及季節(jié)的影響，因此維護管理過程中應因地制宜進行調整，這樣才能夠確保天調網絡保持最佳匹配狀態(tài)[5]。

維護者應充分了解當地氣候情況，制訂合理的維護計劃，適當調整天調網絡。這需要維護者熟悉當地氣候，了解安裝好的天調網絡，一旦氣候發(fā)生變化，能夠在最短時間內進行維護，確保發(fā)射機與天調網絡的良好匹配。維護人員還應以充分了解雷電特點為基礎，設置專業(yè)的防雷裝置，在網絡調配過程中，適當融入隔離電容，發(fā)揮更好的隔雷效果。檢修過程中，檢修人員一定要仔細認真，重視中波發(fā)射表的變化情況，如果反射電壓增加，就要調整天調網絡，調整過程中需要具備一定的耐心。

4.2 優(yōu)先選用合理系數的元器件

設計天調網絡的過程中，一定要充分考慮熱耗，確保簡單的調配網絡結構，這樣能夠方便調試與維護。針對有需求的元器件，合理分類整理與放置，根據標記的內容在天調架上進行安裝。安裝的連接部分應使用粗銅管或者銅皮，安裝的各個元器件端部應確保圓滑，避免存在尖端打火的情況，元器件各個接觸面應保證寬平。安裝元器件時，電抗器件值可能會發(fā)生輕微變化，導致耗損電阻變大；因此，電感線圈不能存在短接現象。不論單層或者多層安裝，天調網絡電感元件都應保證垂直的位置，防止出現線圈互感的情況。

設計天調網絡的過程中，一定要選擇溫度系數較小的元器件，增加線圈銅管直徑，這樣才能降低損耗。采用合理的電容，降低天調網絡運行過程中存在的熱耗情況，確保運行的可靠性與穩(wěn)定性。取消沒有明顯回饋信號的阻漏網絡，用一定的方法降低串壁或者并壁電流。不僅要滿足天調網絡正常運行的需求，而且要設定電容的安全限度，保證運行的可靠性，一旦出現問題能夠快速處理。定期檢查天調網絡的絕緣體表面，避免出現放電或者過熱的情況，定期檢查對地線路，確保防雷裝置的正常運行。

4.3 嚴謹實行通路調試流程

調試天調網絡提通常都是因為發(fā)射機異常，所以調試的首要目標在于實部調試，之后進行虛部調試，通過多次不間斷調試標記各調試部位。另外，必須在發(fā)射機斷電的情況下進行調試，確保天調網絡斷電，以保障調試人員的安全。調試過程必須遵守調試守則，合理調整放電球之間的距離，保證調試的安全與可靠，尋找網絡運行過程中的問題所在，及時修理維護。

天調網絡安裝成功后，各個通路都需要進行調試。天調網絡匹配以通路調試為基本依據，按照阻塞粗調、網絡粗調、細調、阻塞細調、網絡精調和復測的步驟進行。阻塞粗調可用發(fā)射機實現載頻場強，以實現天線控制耦合接收為基礎，人工控制信號強度，針對以上頻率的阻塞網進行合理粗調。粗調比較簡單，直接運用天線阻抗測試儀就能輕松完成，而細調可利用電橋調試匹配網絡。完成網絡調試后，可以依據之前匹配網絡細調的方法細調阻塞網絡。為了能夠讓匹配效果達到最佳，需將發(fā)射機網絡輸出柜機頂端口處的阻抗調至50 Ω，但實際工程運用中，很難真正完全調至50 Ω純電阻，此時調至±5 Ω范圍內即可滿足要求。全部調試完成后，應復測各點的阻抗和天線阻抗，做好記錄以便為日后保養(yǎng)、維修和升級提供參考。

5 結 論

隨著科技的快速發(fā)展，中波廣播發(fā)射機不斷更新換代，各種功能日趨完善。現階段，中波廣播發(fā)射機在我國電視播出中得到廣泛應用。通過改進天調網絡結構和運行，維持中波廣播發(fā)射機的已有優(yōu)勢，不斷彌補不足，提高中波廣播發(fā)射機的適用性和實用性，是相關產業(yè)亟待解決的問題。因為天調網絡是發(fā)射機最末級的網絡，所以天調網絡的調試尤為重要。要做好天調網絡的調試工作，就要掌握天調網絡的組成，只有了解天調網絡的組成及調整方法，才能運用中波廣播發(fā)射機創(chuàng)造社會效益和經濟效益。