全固態PDM 中波發射機天調網絡的工作原理及維護

曲尼桑姆

（西藏自治區廣播電視局拉薩中波轉播臺，西藏拉薩 850000）

0 引言

中波廣播發射機的質量指標良好，且工作穩定可靠，使用比較廣泛，對工作環境的要求比較高。另外，風沙、雷電等影響發射機功放機，會提高場效應管柵極幅度，損壞功放盒中場效應管，降低輸出功率。因此，可以利用多種措施使匹配網絡的防雷問題得到解決，還能夠利用窄帶二階帶通濾波器匹配網絡實現匹配阻抗，對雜波串擾具有良好的阻隔作用[1]。

1 中波發射機天調網絡的概述

1.1 中波

在對中波發射機分析過程中，首先要對中波的含義進行明確。中波是一種無線電波，頻率設置為2000kHz ～3MHz，頻段范圍在526.5 ～1606.5kHz，發射帶寬設置為9kHz。中波傳輸距離一般是幾百公里，本地近距離傳輸使用無線電廣播信號傳輸比較方便。

1.2 天調網絡

不同于電子管等傳統發射機，全固態中波發射機的維護比較方便，并且效率比較高，利用金屬一氧化物半導體場效應晶體管。天調網絡是連接發射天線和發射機輸出饋線的網絡系統，通過調整網絡參數發射天線輸入端阻抗匹配，從而補償發射天線阻抗。在天調網絡中設計針對性的防雷措施，促進全固態中波發射機的運行正常。在天調網絡設計過程中，要求具備高穩定性、可靠性與耐久性的抗干擾性、撇皮狀態和防雷技術，頻率特性良好，駐波>1.1，損耗>0.5dB，使全固態中波發射機平穩運行在天調網絡中。

全固態中波發射機天調網絡由匹配網絡、預調網絡、阻塞網絡等構成，在對阻塞網絡設計過程中要重視天線的互逆性。發射機在運行過程中會改變波形變化，對發射機的運行造成影響。因此，要利用阻塞網絡和諧振電路的并聯保護雙頻網絡，避免對運行造成干擾。通過匹配網絡設置輸出饋線電阻和中波發射機網絡，使中波發射機能夠正常的運行。預調網絡通過電線低端連接天線阻抗和電感，實現適當電抗的創建，通過預調網絡設計匹配網絡。通過吸收網絡實現避雷，限制電路電壓的上升率，避免設備故障。

1.3 輸出網絡

在中波發射機輸出網絡的發展過程中，全固態中波發射機通過奇次高頻率和基頻不同的方式運行，在輸出網絡的應用過程中充分發揮高次諧波的對外輻射作用[2]。

2 天調網絡的工作原理

2.1 天調網絡的構成

以亞東中波轉播臺為例，在此臺站鄰近范圍設置1098kHz 的中波天線，臺站現有中波發射機載波頻率設置為846kHz，輸出網絡和饋線的阻抗為50Ω，天調網絡的結構如圖1 所示。此天調網絡結構包括匹配網絡、避雷系統、泄露網絡和阻抗網絡。匹配網絡由兩個電感線圈和電容構成，在天線和饋線之間設置阻抗匹配，從而使天線能夠高效運行；泄露網絡由電容和兩個電感線圈構成，使高頻中波天線的信號泄露在地面，屏蔽干擾；阻抗網絡通過電感和電容線圈構成并聯諧振回路，從而攔截多頻、雙頻反饋導致的干擾；避雷系統將MH 防雷線圈設置到天調網絡中，從而有效保護中波發射機和天調網絡等設備。

圖1 天調網絡的結構

2.2 運行原理

天調網絡根據天線互逆性設置阻塞網絡，接收天線為發射機天調網絡，具備良好的性能。如果發射機運行正常，就會接收高頻電壓，并且在發射機電路中倒送，改變波形。如果長時間發送，會使波形改變，限制發射機的播出。利用阻塞網絡連接諧振電路，屏蔽雙頻電路的干擾，使此問題得到解決。

匹配網絡是饋線與輸入阻抗高度匹配性，通過電容和電感構成網絡，匹配網絡保證天調網絡線路的匹配性和發射機運行過程中的可靠性與平穩性。避雷系統是天線運行過程中的雷電特性，在天線中使用避雷系統，規避雷電的不良影響。普通天調網絡能夠設置多樣化防雷系統，可以進一步提高規避雷擊的概率和天調網絡運行過程中的平穩性，能夠滿足全天候工作的需求，設置天調網絡中的雷電、靜電泄放電路等。

2.3 設計條件

中波傳輸在正常情況下會受傳輸頻率與場地設計因素等限制，天線占地面積比較小。但是要充分考慮當地情況，對天線占地面積進行調整。正常情況下，全固態中波發射機網絡對天線設計的要求比較高，所以要解決變頻反射與干擾問題。首先，減少反射量，與實際情況結合，天調網絡天線電阻頻率會根據實際網絡條件變化波動。假如網絡參數不合理，就需要增加發射量。因此，要在天線中設置阻塞網絡設備，使網絡內部控制能力與抵御能力增強。另外，保證設備頻帶寬度，降低阻抗對實際運行的影響。在網絡部署過程中，要在接地網絡線中串聯磁環。在實現網絡頻率調制時，實現電感器件與隔離電容的設置，使網絡防雷能力得到提高。

3 天調網絡的維護

天調網絡的維護主要是常規檢查調配網絡，調整網絡中各個回路電感量，使陷波支路和阻塞回路處于諧振的狀態。一般使用高頻電橋或者導納儀對網絡進行調整，如果沒有此類儀器，可以使用示波器實現日常維護與調整。示波器可以根據發射機反射功率指數對天饋調配網絡進行調整，實踐證明此方法有效，能夠使天饋系統高質量運行。

3.1 輸出網絡故障的維護

發射機輸出網絡包括T 型阻抗微調網絡與二階帶通濾波器，能夠解決輸出網絡電容破裂等問題。電容和銅皮連接端出現斷裂時，在對電容更換后，發射機開機功率無法達到10kW 標準功率，就說明網絡失諧，需要對網絡重新調整，實現阻抗匹配，具體方法如下。

第一，測阻抗。斷開濾波器串聯諧振輸入端的A 點，連接發射機輸出銅棒，對網絡分析儀校準后的測試線接輸入端，測得復數阻抗為3.3 ～6Ω，不在標準范圍。

第二，先冷調虛部線圈為0Ω，移動線圈中的A 點連接夾頭，位置改變后，固定夾頭網絡分析儀，分析A 點阻抗。此操作步驟不斷重復，如果虛部數值比較大，需要反方向移動夾頭，調整虛部為0Ω，實際最佳值為-0.6Ω。

第三，通過熱調尋找電流最大點，利用網絡分析儀將虛部阻抗測試調整在規定范圍內，連接L101A 點和發射機輸出銅棒，實現微調，尋找電流最大值的電。在發射機開高壓后，電流指數設置為40A。關機后，根據冷跳槽設置移動A 夾頭的位置，使夾頭固定，觀察高壓電流的位置，如果電流小于40A，就要在反方向移動夾頭。如果電流過大，繼續朝著同方向移動夾頭，對電流變大的情況進行分析，重復操作直到電流越來越小。開機后最大值電流設置為45A，由于能夠實現精確微調，每次夾頭移動的距離不能太多。根據網絡分析儀對阻抗進行調整，尋找電流最大點，調整串聯諧振線圈接入量，觀察發射機電流表數值變化趨勢，尋找最匹配和最合適的點，濾除發射機輸出銅棒感應高次諧波。

第四，如果電流在發射機滿載時為50A，就要對并聯諧振網絡進行調整，提高復數阻抗實部到4Ω 左右。網絡分析儀對線圈輸入端的A 點進行測試，顯示實部阻抗，對輸出網絡并聯諧振線圈進行反復調整，使實部為4Ω。重新固定連接后開高壓，功率上升為9kW，電流上升為49A，功放模塊為18 塊。此時結束調整，發射機工作正常，各項指標滿足實際需求[3]。

3.2 阻抗測量調整

第一，根據各廣播電視臺實際情況對合適高頻電橋測量的饋線和饋管實際阻抗進行選擇。

第二，分析中波發射機四周可能會造成影響的設備并且記錄，使后期相應的調整更加方便。

第三，針對數據分析匹配、抑制回饋、抗雷等問題，對天調網絡進行計算和設計。

第四，整理需要的網絡元件，并且使用分類標記，根據標記在相應天調架中安裝。在安裝過程中要注意：使用寬銅皮或者粗銅管連接各網絡元件，使端部位保持圓滑，避免尖端打火，使接觸面寬平，提高接觸性能；在進行安裝時，改變電抗器件值，使電阻損耗增加。即便是接短路圈數低，也要重視損耗電阻，避免空余部分出現短接等情況；電感線圈最低的位置要避免和大面積金屬板過近，鋁板能夠代替網絡元件金屬板；在進行安裝時要重視電感線圈短路夾，利用線圈中心實現短接位置的設置，降低引線電壓。

第五，在對網絡和發射饋線線路連接時，利用示波器、高頻電橋、高頻信號發生器等設備調試，全面測量電抗補償電路和抑制回饋電路參數。以上電路部分在匹配調整過程中不需要進行網絡調配，在損耗過大時根據實際情況進行調節即可。

第六，匹配調整。一般情況下，天饋線系統中使用的匹配典型電路包括G 型、P 型、T 型網絡。P 型和T 型網絡的主要目的是選擇合適Q 值添加第三臂，Q 值并不是數值，而是允許的范疇。在設計電路實現匹配調整的過程中，并不需要詳細調整第三臂。在調整過程中，如果ZC接近臨界值，就會出現引線電感。在后期調整過程中，電橋測試點要設置在天調室電纜插座中，與銅管預留數歐電抗值進行連接，從而保證調整數值的精準性。在完成調測工作后，連接饋管和天調網絡。

第七，在饋線初始端口位置阻抗測量過程中，根據電橋進行測量，測量詳細數值要在規定的范圍內。

第八，在最后調試過程中，此部分電路利用機房發射機和饋線連接，實現調試開機。一般情況下，反射功率指示數值比較小，發射機在工作后溫度會改變，所以要立刻停機，對匹配網絡中網絡元件、線座和節點進行檢查，觀察是否具有接觸不良和熱損耗過大的情況，如果出現問題，要根據實際情況進行調整[4]。

4 天調網絡的使用

4.1 天調網絡運行中的影響因素

全固態中波廣播發射機在運行過程中會受到抗干擾、防雷等因素的影響，所以要充分考慮天調調試網絡障礙。在操作過程中，諧振網絡會存在大回路電流，導致系統熱能損失增加，還會降低發射機發射效率，對發射機中繼傳輸方案造成影響[5]。

4.2 設計策略

在設計天調網絡過程中，要根據具體的網絡元件特性進行分析。在天調網絡設計過程中，要堅持簡單方便原則，簡化不必要的程序，使調試、維護、安裝更加方便。在選擇元件的過程中，綜合考慮元件溫度系數的影響。為使運行電阻值損失降低、線圈直徑增加，選擇Q 值高的電容器，保證日常運行的穩定性。如果在調試過程中沒有明顯的網絡反饋信號，就要取消[6]。

在操作過程中開展布線處理，充分利用銅管、銅帶等元件。在部件連接時，重視連接的良好性、安全性和完整性，避免分叉和操作過程中出現安全隱患。在完成全部環節后，實現日常調度網絡的調試運行。若沒有異常情況，即可投入使用，避免因為異常情況出現故障，造成經濟損失[7]。

5 結語

隨著科學技術的發展，全固態中波發射機天調網絡也獲得快速發展。但是，在使用過程中還要解決存在的部分問題。無論是使用人員還是研發人員都不能掉以輕心，要重視天調網絡運行的穩定性，并且要求多方及時溝通，共同解決出現的問題。