基于EXCEL開發的中波多頻共塔阻塞網絡參數計算工具

（廣西廣播電視技術中心南寧分中心）

一、引言

隨著中波臺土地面積的日益減小，中波多頻共塔發射已成為中波臺的發展趨勢。在中波多頻共塔的天調網絡設計中，阻塞網絡是很重要的一環。設計阻塞網絡的時候，需要根據天線的輸入阻抗和發射機的發射功率計算出阻塞網絡在不同電容、電感值下的電壓、電流等參數。共塔的頻率越多，需要的阻塞網絡也就越多，每修改一次阻塞網絡的電容、電感值，這些參數都需要重新進行計算。手工計算不但繁瑣而且不容易得到精確的結果，往往都是憑經驗選擇電容、電感值。因此，本文介紹一種利用EXCEL的公式功能編寫的一套能自動計算阻塞網絡各參數、并給予設計者相應指導的阻塞網絡計算工具。

二、阻塞網絡的組成和作用

如圖1所示，阻塞網絡是由電感和電容兩個元件組成的并聯諧振電路。并聯諧振電路諧振于它機頻率（f0），作用是阻止它機頻率（f0）進入本機頻率（f）的支路。

電容和電感組成并聯諧振電路，電容值確定后，電感值就可以根據公式計算出來。由于電容的可調性不及電感，因此在做阻塞網絡時，應以確定電容值為主。

如圖1所示，在共塔發射的時候，本機會在自己的支路上產生流過阻塞網絡的電流I，它機也會在阻止它通過的阻塞網絡上的施加電壓E0，在I和E0的共同作用下，阻塞網絡的電感和電容上都存在較大的電流和電壓。選擇不同的電容值，加在電容和電感兩端的電壓和分別流過它們的電流就會不同，產生的視在功率也會不同。因此設計阻塞網絡就是要選擇一個合適的電容值，它既能滿足阻止它機頻率進入本機支路，又能使整個電路的視在功率盡可能小，電容和電感上的電壓、電流能夠在他們的可承受范圍之內，對本頻的負面影響盡可能小。這些都需要在確定電容值后進行計算，是一個需要不斷嘗試、計算的過程。

圖1

三、工具介紹及操作步驟

該工具的百度網盤永久鏈接如下，需要請自行下載。

如圖2所示，該工具的頁面分為三個部分，從左到右依次是“讀數區”（A 區）、“操作區”（B 區）和“指導區”（C區）。操作區用于輸入相關數據；指導區根據輸入的數據給出相應的指導；讀數區可實時讀取需要的參數。

工具使用的時候遵循以下操作步驟：第一步在操作區輸入數據，第二步在指導區查看指導信息，第三步根據指導信息在操作區修改電容值，第四步在讀數區查看需要讀取的參數。每修改一次電容值，都需要重復第二到第四步操作，直到電容值能夠滿足需要。

圖2

如果需要查看該工具的計算公式，可以在名為“后臺計算”的分表格中進行查看，公式均有明文標注。

四、實際應用

廣西101臺的639KHz和1305kHz使用48米中波小天線進行雙頻共塔發射，在重新設計天調網絡的時候，使用本工具設計阻塞網絡可以提高設計效率。經測量，雙頻共塔網絡的分支點處639kHz和1305kHz的天線輸入阻抗分別為26-j167和54.2+j64.5，兩頻率的發射功率均為10kw。以1305kHz支路上阻塞639kHz的阻塞網絡為例，使用該工具的操作如下。

圖3

（一）輸入基本數據

如圖3所示，在工具頁面的“操作區”中輸入兩個頻率的天線輸入阻抗，以1305kHz作為本頻（本機頻率），639kHz作為阻頻（它機頻率），頻率的上、下邊頻設定為±10kHz，電容大小先輸入1500Ω。從圖上的電路簡圖中可以直觀的看到阻塞網絡當前的電容、電感值和兩個方向的頻率信號。

（二）查看指導信息

工具的右側提供了實時的指導信息，如圖4所示，在指導信息中給出了三個指導：1、該阻塞網絡理論上最小的視在功率峰值為24.62kVar，要取到這個值，就要用2948.45pF的電容。對阻頻639kHz來說，這個電容值是不可能取到的，因為電容過大會造成阻塞網絡對阻頻邊頻的阻值達不到5000歐，造成頻率泄漏，影響網絡穩定。2、根據廣電部編制的天線技術手冊中推薦數據，對于800kHz以下的頻率，電容值取1500pF以下能夠獲得較小的視在功率。3、測算最大可調電容值為1550pF，曲線圖以橫坐標表示電容值，縱坐標表示視在功率，橫坐標以50pF為最小刻度，可以看到電容值越大，阻塞網絡的視在功率越小，圖中標記有最小視在功率的位置和當前位置，可供直觀參考。

根據指導信息可知，我們在調整電容值的時候，根據需要讓電容盡可能地靠近1550pF，這使得阻塞網絡的視在功率能盡可能的小。

圖4

（三）修改電容值，查看參數信息

如圖5所示，在操作區中將電容值修改為1250pF，此時工具會實時地計算出我們需要的每個參數：

1.阻塞網絡的電容值為1250pF時，電感值為49.63uH。整個網絡的視在功率峰值是34.25kVar（標值功率的2倍），在本頻支路上相當于串聯了一個950.3pF的電容，對本頻輸入阻抗的影響是虛部減小了128.34 Ω。

2.阻塞網絡對阻頻639kHz的上、下邊頻（649kHz和629kHz）的電抗都超過了5000 Ω，阻塞效果合格。

3.電容上的電壓峰值為3.86kV（標值電壓的2.83倍），電流峰值為22.2A（標值電流的1.23倍），視在功率峰值為26.03kVar（標值功率的2倍），可以選擇電參數適合的電容進行組合。電流值與電容值成正比，電壓值與電容值成反比。

4.電感上的電壓峰值為3.86kV（標壓的2.83倍），電流峰值為6.14A（標值電流的1.23倍），視在功率峰值為8.23kVar（標值功率的2倍），可以選擇3.07mm線徑的電感線圈。電流值與電容值成正比，電壓值與電容值成反比。

圖5

圖6

5.本頻在b點的輸入阻抗從a點的54.2+j64.5變成了54.2-j63.84。

6.本頻的上下邊頻（1315kHz和1295kHz）的虛部變化分別是-126.75 Ω和-129.96 Ω。

因此電容取1250pF時，能夠滿足我臺網絡的設計要求（已有元件可以承受、阻抗變換負面影響小等）。

（四）使用“倒置”功能

多頻共塔的阻塞網絡往往都是成對出現，比如雙頻共塔的兩條支路分別要阻塞對方的頻率。因此在做完“本頻1305kHz/阻頻639kHz”的阻塞網絡后，我們就可以做本頻“639kHz /阻頻1305kHz”的阻塞網絡了。此時使用工具的“倒置”功能，可以快速的進行設計，不需要再重新輸入基本數據。

如圖6所示，在“操作區”的頻率倒置那下拉選擇“倒置”（原來為“默認”），此時639kHz和1305kHz互相交換身份，639kHz作為本頻、1305kHz作為阻頻，可以從電路簡圖中看到兩個頻率的方向已發生改變。重復之前的步驟設計該阻塞網絡，經過不斷修改電容值，此時電容取1500pF時可滿足本臺的設計要求。

五、總結

對于多頻共塔網絡來說，阻塞網絡都是成對出現，頻率越多阻塞網絡也就越多，使用本工具進行設計，一次可以完成一對阻塞網絡的設計，這極大提高了阻塞網絡的設計效率。而對于經驗欠缺的設計者而言，工具的指導功能也降低了設計的門檻，為設計者節約了大量時間，也讓計算更加精確。