中波天馈线系统单频和多频调配网络的设计

中波天馈线系统单频和多频调配网络的设计

杨小栋

青海省广播电视局 937台 青海 果洛 814200

摘要：中波天馈线系统是一个综合配套设施系统。在天馈线系统中，只有馈线和天线的阻抗完全匹配，才能得到最大的发射效率。本文结合中波单频和多频调配网络设计实践，对中波天馈线系统调配网络的设计理念和注意事项进行详细的论述。

关键词：中波天馈线系统；调配网络；设计原则

0引言

目前使用最多的中波发射机为全固态DAM发射机和PDM发射机，发射机的输出阻抗多为50欧姆，传输馈线通常使用37mm\50Ω或80mm\50Ω同轴馈线，功率超过50千瓦的通常使用传统的笼式馈线。相比较而言，发射机与馈线能够很好地实现匹配，而中波发射天线则不同，天线阻抗是一个复数，且在不同的频率下阻抗不尽相同。因此，在馈线与天线之间加入调配网络，实现馈线与发射天线的阻抗匹配。除此之外，调配网络还具有吸收本台其他频率干扰，阻止同塔频率干扰和防雷作用。

1 调配网络的设计原则

1.1匹配网络

对于中波发射系统来说，阻抗匹配，是馈线与天线的匹配，也可以说是发射源与负载阻抗相互适配的一种状态，只有阻抗匹配，发射机送来的大功率高频信号才能最大程度的发射出去。负载阻抗大于或小于发射源阻抗，都会产生损耗，反应到发射机上就是驻波增大，发射功率升不到规定值。比如：当一个发射源的阻抗为50欧姆、负载阻抗为60欧姆时，发射机输出100瓦，而天线只发出去90瓦，有10瓦的功率损耗，这10瓦的功率损耗，反应到发射机上，就是反射功率。轻者造成发射机驻波变大，严重的造成功率下降。

匹配网络由电容和电感组成，利用电容、电感的谐振特性，完成阻抗的匹配。常见的中波天馈线匹配网络有Г型、倒Г型、T型和π型匹配网络。这几种匹配网络的使用原则是：当发射机输出阻抗大于天线阻抗时、通常采用Г型；当发射机输出阻抗小于天线阻抗时采用倒Г型；当发射机输出阻抗和天线阻抗都小于50欧姆时通常采用T型；当发射机输出阻抗和天线阻抗都大于50欧姆时采用π型。

1.2阻塞网络

阻塞网络主要用于多频共塔发射系统。由于两个或多个频率使用同一个发射天线，较强的高频信号一大部分通过发射天线发射出去，但还有一部分射频信号通过共塔频率的调配网络倒灌到发射机，造成发射机不稳定。在调配网络中加入并联阻塞网络，由于并联谐振对谐振频率呈开路、对其他频率呈现通路的特点，可以很好地阻止共塔频率干扰。

1.3吸收网络

由于串联谐振电路具有对谐振频率呈通路、对谐振频率以外的频率呈开路的特点，在调配网络里，串联谐振电路可以很好吸收其他频率对主频率的干扰。最简单的串联谐振电路由一个电容和一个电感组成，为了避免这种串联谐振电路对主频率产生影响，多采用先并联后串联的方式，既可以吸收干扰频率，又不会造成主频率的损失。

1.4 防雷

由于中波发射天线通常高于周边建筑物，因此遭遇雷电侵袭的几率比较大，如果不做好防雷防护处理，一个雷电可能瞬间损坏较多的功放器件。因此，天馈线系统采取了多重防雷措施，除了做好天线场区的地网、地井和接地以外，在匹配网络中，还加装石墨放电球，微亨级电感，隔直流电容等防雷器件。

2 单频和多频调配网络设计实践

2.1 单频调配网络

单频调配网络也称基本调配网络。图1 为某中波台1359kHz 10kW天馈线调配网络原理图。本台除了1359kHz发射频率以外，还有另外两个发射频率，分别是702kHz 25kW和1233kHz 10kW，另外本台所处地理位置处于雷电多发区，考虑到频率干扰和防雷要求，1359kHz调配网络除了设计匹配单元以外，还设计了阻塞单元、陷波单元、预调单元和多重防雷单元。

由于1359kHz的天线输入阻抗实部为373Ω，大于馈线阻抗50Ω，匹配网络设计为倒Г，由L3、C5组成；由于本台702kHz 功率较大，为了防止强干扰信号通过天馈线系统倒灌到发射机，因此设计了702kHz阻塞网络，由L1、C1组成；为了防止1223kHz对本调配网络干扰，设计了陷波网络，由L2、C3组成；由于1223kHz离1359kHz很近，设计了由L2、C3串联谐振后再与C4组成并联谐振网络，谐振频率为1359kHz，防止1223kHz陷波网络对1359kHz产生影响。

由于雷电能量主要是低频和直流分量，在调配网络中串接C0，可以防止雷电能量通过调配网络倒灌到发射机；天线底部的微亨级电感L0可以释放掉一部分雷电能量。在防火接地铜管上串接45-50个磁环，可提高短路阻抗，对因雷电对地放电而产生的瞬间短路有一定的缓释作用，另外，L4、L5、C6组成的相移网络也可以起到一定的防雷作用。

图1 中波单频调配网络电路原理图

2.2 双频调配网络

双频共塔调配网络是中波发射台常见的一种调配网络。图2是某中波台双频共塔调配网络原理图，两个发射频率分别为25kW 603kHz和25kW 972kHz，除此之外，本台还有另外三个发射频率，分别为10kW 657kHz、25kW 1143kHz和25kW 747kHz。

图2 中波双频调配网络电路原理图

双频共塔调配网络组成如下：603kHz匹配网络由L6、L7和C3组成。972kHz匹配网络由L11、L12和C10。双频共塔阻塞网络组成如下：由L13、C10组成的阻塞网络可以阻塞603kHz对972kHz的干扰；由L8、C6组成的阻塞网络可以阻塞972kHz对603kHz的干扰。由于本台657kHz 离603kHz很近，为防止657kHz的强干扰信号，在603kHz调配网络里增加一个657kHz阻塞网络。双频共塔陷波网络组成如下：由L1、C1串联谐振后再与L2组成的并联谐振网络可以吸收657kHz的干扰；由L2、C2串联谐振后再与L3组成的并联谐振网络可以吸收747kHz的干扰；由L8、C7并联谐振后再与L9、C8组成的串联谐振网络可以吸收747kHz的干扰；由L9、C9并联谐振后再与L10组成的串联谐振网络可以吸收1143kHz的干扰。为了避免陷波网络对主频率的的影响。

2.3 三频调配网络

在发射频率多，发射天线有限的情况下，一般采用三频共塔调配网络。图3是某中波台的三频共塔调配网络。三个共塔频率分别为10kW 1098kHz、3kW 657 kHz和10kW 900 kHz，除此之外，本台还有747kHz、972kHz、837kHz和1143kHz四个发射频率。三频共塔调配网络除了有基本的匹配网络、预调和防雷网络外，为了防止共塔频率的相互干扰，在三频共塔调配网络里，每一个分支网络都增加了另外两个频率的阻塞网络。对于本台其他干扰频率，在每个分支网络上分别增加了其他频率的陷波网络。比如，在1098kHz调配网络上增加837kHz、972kHz、747kHz和1143kHz陷波网络，可对本台其他四个干扰频率进行很好地吸收作用，另外两个频率与此相同，这里不再赘述。

图3 中波三频调配网络电路原理图

3 调配网络安装注意事项

（1）在设计匹配网络时，为了保证网络工作的稳定性，应尽量简化设计，能用少量元件调配的尽量不要增加元件数量；这样做的好处是既可以减少损耗，又方便调试。

（2）当需要双频共塔或多频共塔时，任意两个频率间隔不能太近，原则上两个频率比值不低于1.25，否则会大大增加调试的难度，同时又会增加视在功率。

（3）给匹配网络的元件留出足够的冗余量，匹配网络一般都在高压、高温下工作，元器件的参数一定要留出余量，尽量使用耐高压、耐高温的容抗元件，减少发热量，延长使用寿命。

（4）为了尽可能减小本台其它频率对调配网络的影响，最好对本台的其它频率进行吸收处理。

（5）由于匹配网络发热量大，过多的热量积累会造成匹配网络工作不稳定，甚至会烧坏网络器件，因此，应采根据网络调配间具体情况，做好匹配网络的散热工作，保证匹配网络工作的稳定性。

4 结束语

中波天馈线调配网络是中波发射系统极其重要的组成部分，一套设计良好的调配网络不仅可以提高发射质量，还可以确保发射系统稳定工作，同时还大大减轻了技术人员的维护强度，为中波发射台的“三满播出”打下良好基础。

参考文献

[1]包秀兰，中波发射台天线防雷措施系统的改进研究 [J]. 魅力中国 ,2016(1).

[3]潘胜伟等《中波天线匹配网络宽带化探讨》《广播与电视技术》.2013年12期