中波雙頻共塔天調網絡的應用

（廣西廣播電視技術中心梧州分中心）

一、引言

中波多頻共塔播出可以減少發射塔的建造數量，從而減少占地面積、架設成本，因而得到廣泛應用，其中雙頻共塔網絡是最常用的天調網絡。

二、雙頻共塔天調網絡的相關理論

中波天線輸入阻抗為一復數阻抗，并不正好等于饋線的特性阻抗。饋線終端需與阻值等于饋線特性阻抗的負載相連，饋線才是行波狀態，傳輸效率才最高。因此在饋線與天線之間加天調網絡，以便將天線的復數阻抗經匹配網絡轉換為饋線的特性阻抗。此外，天調網絡還有濾波作用，能濾除工作頻率范圍外的信號，不讓其通過匹配網絡。中波天調網絡一般由預調網絡、阻塞網絡、匹配網絡和陷波網絡等四個部分組成。

(一)阻塞網絡原理

阻塞網絡有兩種，即并聯諧振網絡和串聯諧振網絡，串聯諧振網絡在設計和調整上比并聯諧振網絡困難，現多采用并聯諧振網絡。天調網絡中的并聯諧振網絡是對需要通過的頻率起通過作用，但呈現一定的阻抗；對其他頻率（不需要通過的頻率）起阻塞作用，其原理就是并聯網絡在諧振時阻抗為無窮大，完全阻止其他頻率電流的通過。如圖1a所示，阻塞網絡由L2、C2并聯組成，其并聯諧振頻率為阻塞頻率ω0, 頻率ω0被阻止通過，而其他頻率（主要是指工作頻率）則可以通過，并呈現了一定的阻抗（阻抗計算方法例舉在后面網絡元器件的計算）；另由圖1b的并聯諧振回路的電抗-頻率特性曲線可見，它對諧振頻率ω0呈現阻抗為無窮大，相當于開路。阻塞網絡對象是音頻已調波，故阻塞的是一個頻帶。

(二)陷波網絡原理

如果在同一個臺除兩個共塔頻率以外還有其他發射頻率，則需加入串聯諧振回路對其他頻率進行吸收，即陷波網絡。見圖1c，L5、C5回路串聯諧振于ω0，設工作頻率ω1＜ω0（ω0為吸收頻率），由圖1d串聯諧振回路的電抗-頻率特性。

圖1

曲線圖可知，對ω1頻率該回路電抗為容抗。如果在L5、C5回路并上L6，則圖1c電路等效于圖1e電路，這是一個LC并聯回路，只要選擇合適的元器件使之構成LC并聯諧振于ω1（對ω1阻抗為無窮大），即對ω0吸收又不干擾ω1匹配。反之，如果ω1＞ω0，則將L6換成C6即可。

(三)雙頻共塔網絡工作原理

雙頻共塔匹配網絡只要兩個工作頻率不是靠得太近，通過選擇合適并聯諧振電路（阻塞網絡）元件值，就可以使串入發射機的功率保持在足夠低的電平上。兩個工作頻率靠的太近，阻塞網絡對本機工作頻率也呈現很大的電抗，插入損耗增大，網絡頻率特性變差，發射機工作不穩定。按照廣電部門編制的設計手冊，雙頻共塔的兩個頻率比應大于等于1.25。如果對通過的頻率除了有兩個頻率發射以外，還有別的發射頻率，就必須在匹配網絡中加入串聯諧振回路（陷波網絡）對其他頻率進行吸收，圖2為雙頻共塔網絡方框圖。

圖2 雙頻共塔天調網絡方框圖

圖2中L0、C0、L1為預調網絡，L2、C2阻塞頻率f2，L3、C3、L4匹配頻率f1，L5、C5吸收頻率f3；L2′、C2′阻塞頻率f1，L3′、C3′、L4′匹配頻率f2，L5′、C5′吸收頻率f4，L7′、C7′吸收頻率f5。

三、雙頻共塔網絡的實際應用

某臺發射 1224kHz、927kHz、1557kHz、1143kHz、603kHz五個頻率，如圖3所示為頻率1224kHz和927kHz共塔天調網絡原理圖。1224kHz機的阻塞網絡是阻同塔的發射頻率927kHz，其由L3、C3組成并聯諧振在927kHz，阻抗為無窮大，1224kHz機線路對927kHz機來說為開路，從而阻止927kHz機功率向1224kHz機傳送。同理，927kHz機的阻塞網絡是阻同塔發射頻率1224kHz，其阻斷1224kHz機功率向927kHz機傳送。中小功率的匹配網絡，電容一般選擇1000pF-2000pF瓷介電容，經濟實用，在網絡中視在功率小，損耗小。

網絡元器件的計算，以頻率1224kHz為例，其網絡發射的頻率是1224kHz，則需要阻塞的為同塔頻率927kHz，同時還需要把1557kHz、1143kHz、603kH三個頻率通過接地給吸收掉。根據公式Zc=1/(2πfC)，ZL=2πfL，由Zc=ZL,可得出L=1/(4π2f2C)。

(一)若使用電容C3=1500pF，則可計算L3為：

(二)需要吸收1557kHz，若使用電容C6=1000pF，則可計算L6為：

同理，需要吸收1143kHz時, 若使用電容C7=500pF可算出電感L7=38.8μH，其阻抗設為JX2；吸收603kHz時，若使用電容C8=2000pF,可算出電感L8=34.86μH，其阻抗設為 JX3。

(三)根據公式Z0=R+JX=ZL-Zc=2πfL-1/(2πfC)可知：

(四)用以上復阻抗進行復數運算：1/JX=1/JX1+1/JX2+1/JX3,可得并聯總阻抗:JX=JX1×JX2×JX3/(JX1×JX2+ JX1×JX3+ JX2×JX3)

(五)復合吸收當吸收部分整體抗值為感性時，諧振時并電容；當吸收部分整體抗值為容性時，諧振時并聯電感。由上式計算得并聯總阻抗JX,X為+則為感抗，諧振時需要并聯電容；反之X為-則為容抗，諧振時需要并聯電感。

圖3 雙頻共塔天調網絡原理圖

匹配網絡諧振在1224kHz時，感抗等于容抗，即ZL=Zc,由 Zc=1/(2πf C),X=88Ω 可 得：C9=1/(2πf C)=1/(2×3.14×1224000×88)=1478pF。

匹配網絡中的C4、L4、L5的值，計算比較復雜，在設計的時候是用斯密斯原圖軟件模擬得出，實際調試可能會有分布參數存在，以實際調試為準。圖中C4的值會由于天氣溫度、濕度、電容溫度系數的影響而變化，但是網絡指標滿足VSWR≤1.25,帶寬大于9kHz，影響就會很小。

預調網絡根據天線阻抗的值對地并接微亨級電感，實現兩個功能，一是使兩個共塔頻率的阻抗達到共軛狀態，以提高共塔效果；二是可實現雷電泄放。

四、使用儀器調整匹配網絡

現需要把927kHz更改為928kHz，如圖3所示，只需調整L1和L2兩個線圈，分別對應阻抗Z=R+jX的實部和虛部，理論上要求實部R=50Ω，虛部jX=0Ω。

使用的調試儀器是南京普納科技設備有限公司的型號為PNA 3628DP分析儀和中波專用電橋。具體步驟為：

1.連接線：電橋的輸出口接儀器的輸入口，電橋的輸入口接儀器的輸出口。

2.儀器復位。

3.選頻：開始頻率BF設置為918kHz，終止頻率EF設置為938kHz，中間頻率ΔF設置為1kHz。

4.選擇測量：駐波比。

5.校準：校開路，校短路。

6.調整線圈L1和L2，使R接近50Ω，jX接近0Ω，如圖4所示。

圖4

五、小結

天調網絡搭建好后，要把原理圖畫出來，每個元器件都標注好參數，在實際操作中網絡失諧時一般都是電容出故障，電感故障很少。當電容損壞到無法識別其參數時，可根據原理圖來更換相同參數的電容，電感故障更換后可用儀器來調整所需參數。本文介紹了中波雙頻共塔天調網絡的基本原理，以實際應用的網絡為例，對電容電感的計算以及匹配網絡的調整方法進行說明，為我們今后維護天調網絡提供參考。