中波單錐小天線天調匹配網絡改造設計

林基斌

內蒙古自治區(qū)新聞出版廣電局烏海廣播發(fā)射中心臺 內蒙古 烏海市 016000

1 原天調網絡存在的問題及解決方案

原天調網絡存在的問題主要有：網絡不穩(wěn)定，網絡參數易受溫差、濕度的變化而變化，經常需要隨氣候變化調整天調網絡參數，網絡中的部分陶瓷板電容存在發(fā)熱現象。

針對以上問題，經過反復論證，筆者提出了重新設計新的天調網絡，將天調網絡中除吸收網絡使用陶瓷板電容外，其他部位電容器均采用真空電容器（如果網絡中的電容全部采用真空電容效果更好但是成本很高），采用真空電容的好處：一是由于真空的高絕緣強度，具有防塵污染，防潮等特性；二是額定電流大、損耗小；三是可調范圍大；四是外界溫濕度對電容參數影響小，對整個網絡參數的影響也很小。

2 新設計的天調網絡原理圖及優(yōu)點分析

現以臨河691 臺小天線天調網絡設計為例進行說明，臨河691臺現有中波頻率6套，頻率和功率情況分別為：549kHz/1kW、675kHz/10kW、1044kHz/10kW、1170kHz/10kW、1305kHz/10kW、1458kHz/1kW。1044kHz和1305kHz雙頻共塔工作在套筒式錐面頂負荷中波小天線上。原天調匹配網絡設計原理如圖1 所示，新天調匹配網絡設計原理如圖2 所示（此處省略匹配網絡電容電感值的計算，下圖中電容電感值均為計算后的實際值，電容符號紅色為真空電容）。

經過圖1、圖2 天調匹配網絡設計原理圖的對比可知新網絡優(yōu)點有：

從網絡結構上看，在塔底加了預調線圈，該線圈可以很好的處理雷電直流成分，還可以提高共塔阻抗的實部，降低塔底電流，同時減小阻塞網絡在通過頻率附近電抗成分隨頻率變化的影響，從而增加雙頻共塔阻塞網絡的隔離度。

把原來串在網絡中阻塞675kHz 網絡改為并在匹配網絡后面的陷波網絡，這樣就減小電阻部分對本頻帶寬的影響。

天調網絡中的除吸收網絡使用陶瓷板電容外其他部位電容器均采用真空電容器，將網絡中對地匹配元件新設計為一組真空陶瓷可變電容，這樣就減小外界溫度、濕度及電容溫度系數對匹配網絡阻抗的影響。采用一個真空陶瓷可調電容大大提升了網絡參數調整的便捷性，原網絡只能調整電感值（調整網絡阻抗實部），不能調整電容值（調整網絡阻抗虛部），新網絡兩者都可以調整，非常方便。

圖1 原天調匹配網絡設計原理

圖2 新天調匹配網絡設計原理

吸收部分：采用串聯諧振，電壓值最高，更好地提升吸收無關頻率信號的效果，用高Q 值的電路設計，提升Q 值的方法是采取大電感量的紫銅材質制作的電感線圈，并在臨頻小于100kHz 時，使用電容量的范圍約為180～500P。

圖3、圖4 為天調匹配網絡實物圖：

圖3 原天調匹配網絡實物

圖4 新天調匹配網絡實物

圖5 1044kHz 阻抗模擬圖

圖6 1034kHz 阻抗模擬圖

3 天調網絡設計驗證

為了進一步驗證新設計天調網絡的可靠性，用計算機史密斯圓圖軟件對天調網絡進行模擬，模擬結果如下：

1、1044kHz 及 上 下 邊 帶10kHz 阻抗模擬如圖5、圖6、圖7 所示。

2、1305kHz 及 上 下 邊 帶10kHz 阻抗模擬如圖8、圖9、圖10 所示。

經過史密斯圓圖軟件對天調網絡進行模擬可知，新設計的1044khz、1305kHz 的共塔天調匹配網絡都可以達到VSWR≤1.25 時，△f＞9kHz，設計很理想。

4 實物實驗驗證設計方案

我們對新設計的天調匹配網絡進行試驗安裝調試，用網絡分析儀對天調匹配網絡的指標進行測試，該網絡改造非常理想，可以接入播出系統運行。經過3 個月的試運行，新設計的天調網絡運行穩(wěn)定，網絡電容、線圈均無發(fā)熱現象，也不需要因天氣環(huán)境因素改變頻繁的調整網絡參數，達到了設計的預期，有力的保障了使用套筒式單錐面頂負荷中波小天線廣播節(jié)目播出運行安全。

圖8 1305kHz 阻抗模擬圖

圖9 1295kHz 阻抗模擬圖

圖10 1315kHz 阻抗模擬圖