中波天馈系统表面看起来很简单,但实际却比较抽象、复杂。辐射场强受天线结构、地网优势、匹配好坏、地导系数,使传输路径地形等诸多因素影响。认为只要三大指标入级,即为播出良好。且不知机器指标好并不代表机器功率全部发射出去,而且有很大功率损耗到天馈系统中,这样所谓整机效率就是一句空话。没有足够的场强做基础,机器指标再好接收机亦听不出好的效果。
现在各发射台更新了全固态的机器,这样整机效率得到了很大的提高。但因场效应管的耐压和耐高温性能力有限,所以对天馈系统提出了更高的要求。若整个天馈系统的驻波比偏高,就会出现降功率,而且整机的指标亦受到很大的影响。
一.我台76M塔各频率处的输入阻挠
我台建于1986年元月,76M桅杆天线西座,边宽为500mm的正三角行钢塔,对于区域铁塔底部的输入阻挠也不相同。对于低频段的天线阻抗,由于实部过小虚部过大,所以Q值较高。高频段的天线阻抗虽然Q值小,但实部和虚部都过大。
二.天线调配网络
全固态发射机的输出功率由一定数量的功效模块的输出经功率合成得到。当负载为纯阻并等于所要求的阻值时,各功率场效应管均工作在接近理想开关状态,加在场效应管上的电压,电流相位差接近90度,因此场效应管的功耗很小,整机效率高。全固态发射机的输出网络必须注意一下两点:
1.天线调配网络和射频馈管的阻抗必须严格匹配,并且有良好的通带特性。
2.发射台的其它发射频率以及周边的电台频率功率射频倒送对发射机影响必须降低到最低。
射频倒送的抑制:
A.射频倒送的产生和对发射机的影响
由于天线的互逆性,高大的发射天线同样也是性能良好的接收天线。因中波频率高多一般地市三—五个频点,各发射频均5千W—10KW式25千W大功率播出。距离较近,天线就会接受到较高的高频电压。这种射频电压倒送无论对电子管发射机或全固态发射机都会带来负面影响。
射频倒送现象对电子管发射机的负面影响主要串音,因为末级电子管本身能耐受较高电压,而且每个电子管承受的热损耗都比较大。但电子管的非线性及输入阻抗高,容易在末级槽路产生出明显的互调产物(串音)。
对于固态发射机而言,由于场效应管工作在开关状态,内阻低,虽然也会产生杂频和串音,但比电子管机少好一些。射频倒送对固态机的危害是射频电压倒送到功放电络。由于该电路工作在丁类开关状态,要求激励波形具有陡峭的前后沿,以减小场效应管的功损。倒送严重时,倒送的电压和发射机的激励电压叠加在一起,使激励波形发生畸变,管子功耗加大,瞬间损坏大量场效应管。而且由于发射机激励和外界倒送电压相叠加,使欠激、过激等检测电路难以正常工作。同时,频射倒送电压过大会是驻波比监测电路报警,使发射机自动保护或自动关机,造成播出中断。
因此,对全固态发射机而言,必须采取措施从天线方向倒送的高频电压,使发射机能正常工作。
B.抑制射频倒送的主要方法:
陷波网络图1是先串联后并联。
(陷波网络图)
L1和C1串联谐振在干扰频率f1和x并联谐振在工作频率f。。这样在抑制f1的同时,不影响原来的阻抗。不管串联和并联,均能起到谐振在干扰频率,在抑制的同时,不影响原来的阻抗。带通滤波器常用于邻近频率较多,但不是十分靠近工作频率的发射台。选择滤波器的通带特性,应满足发射机的要求,具有一定的带宽。而选择滤波器的阻带特性,应满足被抑制的频率需达到足够的衰减量。中波天调网络中的带通滤波器考虑到元器件的选择,一般使用两阶或三阶巴特沃斯滤波器,最窄的宽带为100KHZ以上。
C.天线及调配网络招雷击后,可能引起发射机场效应管损坏,必须采取多种防雷措施。
雷电将对发射机和天线调配网络产生严重的破坏,减少强大电流的措施有:一是减少地网接地电阻,天线地网是为射频信号提供网络,同时它也为雷电提供通畅的入地点。二是接地,地租越小,雷击低电压越小。为了降低地电位差必须良好接地阻值在0—3以内。
天调网络中的防雷措施有三种:
1、石墨放电球
CAP是一对圆柱形石墨放电球,期间隙是可调的。它有良好的接地。在接地端再串套约40—50个小磁环。这样在天线受雷击时,能提高发射机的短路射频阻抗,保护发射机。
2.微亨级的电感L。
雷电的主要能量集中在低频和直流部分,因此天线下并联一只微亨机电感。它的主要作用是为天调网络提供一个对地静电放电通路。由于电感线圈的感抗较小,线径较粗,有利于雷电的能量入地。
3.隔直流电容C。
C。起了隔离的作用。由于雷电的能量集中在低频和直流部分,C。防止了雷电的能量通过天调网络进入发射机。C。的容量一般在1000PF—3000PF。由于是防雷器件,所以伏安量耐压值越大越好。
三.双频共塔网络
1.阻塞网络
中波广播发射信号除载频外还有上下边频信号。阻塞网络一是要通过本频信号,二是要阻塞它频信号。通过本频射阻抗要小,阻塞它频时,不但要在载频处呈现很大的阻抗,而且在上下边频外也要出现较大阻抗。
(一)阻塞网络的阻抗:阻塞网络的阻抗需根据广播发射台的种类,频率比,匹配电路和阻塞网络本身主件等条件来决定阻塞网络的阻抗。
阻塞网络等效电路:
(阻塞网络等效电路图)
并联阻抗为:

当t=f/f。大于1.01或小于0.99(即相对频偏Af/f。大于0.01)时,阻塞网络的阻抗几乎与Q值无关。所以在以f。为中心的频带内,为使阻抗达到等值以上。必须加大W。L,1/w。c的值,即加大电感,减小电容。如将f。给定在500KHZ—600KHZ的范围里,当宽带定为10KHZ时,为使阻塞抗为5K。为100%调幅电流有效值I=1.23I。
(二)阻塞网络的视在功率:
阻塞网络的元件由于通过电流产生的视在功率和由于阻塞电流产生的视在功率叠加,所以与其它之器件相比,视在功率比较大。
(a)通过电流产生的视在功率:
流过线圈和电容的电流

Ic和IL不取决于l、c值,只由I和t决定,因为I是由分支点输入功率和分支点输入阻抗决定的。t是由分配频率决定的。通过L和C的电视在功率:

(b)阻塞电压而产生的视在功率:
由于阻塞网络对被阻信号的阻抗很高,因而被阻信号在支点的电压几乎全部加在阻塞网络的两端。它在L、c电路中产生的视在功率:

输出功率一定时,只与分支点输入阻抗有关,而与L、c值无关。
(c)通过电流和阻塞电压而产生的视在功率:

因t、I、均为一定,所以两项的积为定值。
(三)阻塞网络元件承受的电流和电压:
为了决定阻塞网络中使用的元件额定功率,必须知道流过阻塞网络元件的电流和加在两端的电压。频率不同的两个电流之和的有效值,为各个电流的有效值的平方之和的开方,故线圈电流的有效值为:

电容电流的有效值为:

阻塞网络两端的电压有效值为:

考虑到阻塞网络和匹配网络的损耗,把发射功率看成额定功率的1.1倍,又100%调制时功率为它的1.5倍电压为2倍,所以决定阻塞网络元件的额定值时。应把上述各式所得的值乘以相应的电流系数和电压系数。
100%调制是的电流系数为:
100%调制时的电压系数为:
预调网络:
预调网络实际上是一个倒r网络,只所以要加预调网络,是由于一塔两频时,两个频率通常相差比较多。同时,天线底部输入阻抗Ra相差较大,如果将两个信号直接从天线底部分开,则可能其中一路的阻塞电路(Ra较小的)视在功率很大,匹配网络的视在功率亦很大。易造成器件发热,加大了损耗。而且两路信号的铁塔电压相差较多,泄漏电压相差也大,容易造成串音。为此,可在公共输入端和天线之间加入r形预调网络,使输入等效阻抗值发生变化,从而降低双工网络的视在功率,并使铁塔电压相近。
我台于2005年3月双频分馈共塔,频率为1251KHZ(10KW),另一频率为972KHZ(10KW),天调网络必须严格的将天线引下的雷电阻挡住,尽可能在天调网络出口消除掉。为此,天调网络现在一改过去低通形式为高通形式。即由过去接地支为电容改为电感。强大的雷电通过天调网络天线端电感直接通地。
利用微机设计天调网络很方便,它可以快速准确地算出一系列方案,然后从中优选。优选着重点是基本电路的稳定性,电感元件微弱变化尽可能对电路匹配效果影响小,电感电容取值合理,不宜过大或过小,过大过小都不利用整体效果。基本电路优选非常重要,它关乎网络整体稳定性带宽和防雷效果。[page]
四.三频分馈共塔
2007年8月因频率多,天线少,采取了三频共塔方案,对复杂天调网络又一次革新,使用新技术得到发展和应用。与双频不同之处:972KHZ(25KW)在公共部分,增加了972KHZ对1251KHZ、657KHZ倒流。C14阻雷对1251、657起到保护。
972KHZ支路:
ab为阻塞1251KHZ、657KHZ网络,bc为二次阻塞,cde为调整匹配网络,ef二次防干扰,f防干扰,1251KHZ匹配网络,为阻塞657KHZ网络,657KHZ匹配网络,为阻塞1251KHZ网络。半年至一年可调整L3、L5、L10、L11、L14、L15如图:

安全措施:在检修期间为保证安全,每个网络输入口处均加双向闸刀,可以断开,并在天线与底线短路。
三频共塔效果不错,测试:
1251:R=50.30R=0.001反射:1.00
972:R=50.35R=0.002反射:1.01
651:R=50.3R=0.001反射:1.001
串音情况:1251高端轻微串972KHZ
657底端干净
972轻微串1251KHZ
覆盖面积半径南方向50公里,47dB,东45公里,46dB,北50公里,49dB,西45公里,46dB。B&P
参考文献:
1.广播电视发送技术
2.广播电视检测技术
3.全国广播电视安全播出培训讲义
4.广播发射实用技术
5.广播电视系统设备维护与管理