中波双频共塔天调网络的设计与应用

中波双频共塔天调网络的设计与应用摘要：双频共塔技术就是使用一座中波天线发射两套不同的广播节目，由于共塔技术不仅能解决多频率发射问题，还可以节省大量的资金和土地，因而被大多数中波发射台站所采用。本文结合我台双频共塔的设计与应用，详细论述了双频共塔天调网络各单元的设计、安装和调试过程。关键词：双频共塔技术；设计与应用；安装和调试双频共塔技术条件我台原有发射频率一个，频率为576kHz,76米的拉线自立塔一座，现需增加一套新节目，频率为1359kHz。两个频率的发射功率、天线特性阻抗、馈线特性阻抗如表1所示。两个频率之间的比值大于1.25，符合双频共塔的条件。本台没有其他发射频率，30公里内没有中波发射台，因而网络设计不考虑周边频率的干扰问题。频率（kHz）功率(kHz)馈线特性阻抗（。）天线特性阻抗（。）57617518-j1551359175230-j0表1技术特性阻抗表双频共塔网络设计无论是单频、双频或多频发射，最基本的网络单元是匹配单元，匹配单元是实现馈线与天线匹配的最基本的单元。在双频共塔或多频共塔网络中，不仅要有匹配单元，还要有阻塞单元，阻塞单元的作用是阻塞另一个共塔频率，避免两个频率的干扰通过各自频率支路倒灌到发射机，进而造成相互干扰。另外，还要加装防雷网络和装置，最大程度的保证匹配网络和发射机的安全。如果发射功率比较大的话，还要在各个频率支路上加装馅波网络，吸收两个频率的残留干扰成分。由于本台和附近台没有其他干扰频率，因而本双频共塔网络设计不考虑吸收网络。双频共塔网络原理图如图1所示。预调网络在设计双频共塔网络时，由于各频率在天线上的阻存在很大的差异，太低的阻抗和较高的阻抗不易于实现匹配网络的兼容，因此需要考虑阻抗平衡问题，在两个频点的交汇处（天线底部）加上预调网络，可以起到平衡馈点上各频率的阻抗的作用，从而减少匹配网络设计难度，减少功率损耗，图1中的L0为预调线圈，本双频共塔网络中，L0值确定为46.94口H时，576kHz在天线上的阻抗由原来的18-j155。提升至73.5j90.07。；1359kHz在天线上的阻抗由原来的230-j0。减小至159.10+j95.98。由此可见，加上预调网络后，两个频率天线

阻抗值差距明显减小。图1阻抗值差距明显减小。图1双频共塔网络原理图匹配网络良好的匹配网络使得铁塔的输入阻抗和馈线（管）的特性阻抗相匹配，除此之外，还可以起到减少驻波、降低反射、提高效率的作用。根据本台两个频率的天线特性阻抗和发射功率设计匹配网络各单元器件参数。图2分别为两个频率的阻抗匹配网络。图2匹配网络原理简图576kHz匹配网络采用了串联谐振加预调网络来实现。图2中，C2、L2组成串联谐振，谐振频率接近于576kHz阻抗由d点的75。变换到c点的75-j142.24Q,经过阻塞网络后变换到b点的75-j223.42Q,然后再与LO组成并联谐振，谐振频率为576kHz,阻抗由c点的75-J142.24Q变换到b点的75-j223.42。，实现576kHz的阻抗匹配。调整电感L2,可以调整匹配网络的虚部大小；调整电感L0,可以调整两个频率在天线上的实部大小。1359kHz匹配网络的与576kHz匹配网络有所不同，在完成576kHz匹配网络调整且LO不改变的情况下，C4、L5串联谐振后再与L4并联谐振，谐振频率为1359kHz,阻抗由e’点的75。变换到c’点的159.10+j31.90。，经过阻塞网

络后变换到b’点的159.10+j95.98。，实现1359kHz的阻抗匹配。调整电感L5,可以调整匹配网络的虚部大小；调整电感L4,可以调整匹配网络实部大小。阻塞网络对于单个频率而言，如果不考虑其他频率的干扰，设计好匹配网络就基本上完成了整个网络的设计，但由于双频或多频共塔的存在，天线本身会接收到同塔频率较高幅度的高频电压干扰，通过天线倒送的高频能量会造成两个频率的相互干扰，干扰会造成发射机工作不稳定，或会引起发射机停机保护。因而必须设计一个或多个阻塞网络，最大限度的阻止这种干扰对本频的影响。图3为双频共塔阻塞网络原理简图。C1、L1组成并联谐振，谐振电路串联在576kHz支路内，谐振频率为1359kHz，并联谐振的特点是对谐振频率呈开路状态，也就是说此谐振电路对1359kHz来说相当于开路状态，不允许其通过。C3、L3组成并联谐振，谐振电路串联在1359kHz支路内，谐振频率为576kHz，同理对576kHz来说相当于开路状态，不允许其通过。图3图3阻塞网络原理简图通过计算，阻塞网络中，LC的选值如下：C1=750P、L1=18.29uH、C3=2200P、L3=34.70uH。计算过程如下：并联谐振公式：人上即；.在1359kHz阻塞网络中，当C1选值750P时L1=(6.28L1=(6.28x1359x103)2x750x10-1210006.282x1.359x0.75=18.29叩在1567kHz阻塞网络中，当C3选值2200P时=34.70=34.70"H(6.28x576x103)(6.28x576x103)x2200x10-12避雷系统中波天线即作为发射高频功率信号的发射体同时又是引雷电的接受体，天线需要加强本身的抗雷能力，确保天馈线网络及发射机的安全。本双频共塔网络中，微亨级电感L0即作为预调线圈，又可以起到防雷作用。我们知道，雷电的主要能量是直流低频能量，由于电感具有通低频阻高频的特性，在雷电来袭时，可以将一定分量的低频雷电能量直接泄放到地，同时也不会对工作主频率能量造成影响。另外，为了防止过高的雷电能量对天馈线网络的冲击，在天线下端设置安装球形放电器，图1中的G为放电球，两个半球分别焊接在发射天线上和接地装置上。发射机正常工作时不起作用，但当天线遭受强雷电袭击时，过高的雷电能量会通过放电球进行放点，从而保护匹配网络和发射机的安全。安装与调试安装注意事项由于双频共塔网络的发射功率不大，因此考虑用最少的元器件完成设计，使用一个网络架，尽量减少元器件的数量，减少功率损耗，又方便网络的调试，确保网络运行的稳定性。两个频率支路的Q值应设计在4以内，保证通带平坦，满足于失真度和频响等技术指标要求。根据发射节目的频率、功率、本频点的天线阻抗、计算出网络支路上各元件值大小，考虑到温度的影响，各元件要留有足够的冗余量，同时还要考虑元件的功率、耐压、耐流等情况，电容可以采用先串联后并联或先并联再串联的方式提高其耐压和耐流能力；电感可使用较粗的线圈提高功率的耐受力和散热效果，任意两个线圈之间或与金属支架之间不要靠的太近，采用相互垂直的方式安装，避免两个线圈之间磁路重合相互影响。网络的调试双频共塔网络设计完成后，需要对整个网路进行调整。调试又分为冷调和热调两种方式。冷调即在不开发射机的情况下，对双频共塔网络的两个频率支路进行调整，通过调整每个支路的实部和虚部，使每个支路的输入端阻抗实部等于或近似于75。，虚部等于或接近于0。；热调即在发射机开机一定时间后，通过观察发射机天线零为及功率反射变化情况，短时间停机，试着多次微调共塔网路相关元件，使发射机天线零为及反射趋于最好，保证长时间工作不会有大的变化。结束语经过精心设计及安装调试，我台的双频共塔网络已稳定工作了三个月以上，发射机的主要电声指标均符合设计要求，场强测试也符合标准，天线场区100米之内，576kHz场强为110dB，1359kHz场强为120dB+6。我台的双频共塔网络是在上海明珠公司有关技术人员的指导下，我台技术人员在天线网络设计安装方