面袋朱建文
【摘 要】This paper describes the design, installation, commissioning of matching network, blocking network and offset network in medium-wave radio antenna, and also the new developing direction is puts forward.%主要介绍中波广播共用天线中普遍使用的匹配网络阻塞网络及抵消网络的设计、安装、调试和新的发展方向。
闪光棒【期刊名称】《山西电子技术》
频偏【年(卷),期】2011(000)006
【总页数】2页(P76-77)
中子嬗变【关键词】中波广播;共用天线;匹配网络;阻塞网络;抵消网络
【作 者】朱建文
【作者单位】忻州中波台,山西忻州034000
【正文语种】中 文
【中图分类】TN93
0 引言
中波广播以地波和天波两种方式传播。所谓地波就是从天线辐射的沿地球表面向四周传播的电磁波。因中波频率较低，地波场强虽随传播距离增加而衰减，但衰减较慢，可以形成一个稳定的服务区，约几十或几百公里。覆盖半径主要取决于发射机功率、频率、极化、天线增益及传输路径和地导系数。因为垂直极化波的地波衰减比水平极化波慢得多，所以以地波服务的中波广播发射台都采用垂直极化天线。在夜间，能够强烈吸收中波的电离层D层消失之后，中波天线以高仰角辐射的那部分电波将被电离层E层反射回地面，形成所谓的天波，可以传播几百或上千公里。但因传播衰减较大且不稳定，中小功率的电台天波更弱，虽不能形成稳定的服务区，却可对远区的同频或邻频造成干扰。所以一副调整好的中波天线应尽量减少天波的辐射，尽量增大地波的场强。 1 设计原理
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中波广播发射台一般不是一部发射机工作于单一频率。大部分地区的发射台采用共用天线和天线匹配网络及阻塞网络来满足多部发射机同时工作于不同频率，而共用同一发射塔的工作需要，一般采用双频共塔或三频共塔，也可以多频共塔，只不过是要满足每两个发射频率的间隔在100k以上，每两个共塔频率之比不小于1.25就可以安全工作。否则在设计、制造和成本以至于使用上都是不经济的，维护工作也很困难。尤其是广播数字化改造的今天，网络的设计和维护与传统的电子管发射机相比要求更高，更细致。不仅要考虑载波点上的阻抗匹配，更要考虑通带内的幅频特性，而且要求阻带有足够的衰减，也就是说既要让通带内的广播信号低损耗的通过，又阻止其他干扰信号通过，特别是邻近的其他广播信号倒送过来，这就不得不使用匹配网络和阻塞网络。实际工作中还应考虑我国南北气候变化、季节变化、土壤干湿对天线和发射机接地电阻随季节变化的影响。 特别要指出的是:天线处于双工或多频共塔时，其底部最大电压是两个或以上频率最大电压之和。如果发射机功率较大，必须考虑底座绝缘子的长度是否足够。
2 匹配网络
所谓匹配网络就是将铁塔的输入阻抗Rin+jXin和馈线的特性阻抗W相匹配的网络，有了良
好的匹配网络就可以减少反射波，降低馈线上的驻波比。匹配网络可以用T型、∏型或倒∟型等四端网络。由于该网络元件少，易于调整，匹配网络的元件值是按照实测天线输入阻抗计算确定。尤其是全固态发射机和数字发射机的输出功率是由一定数量的功率模块的输出功率经功率合成后得到。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于开关状态，加在场效应管上电流、电压的相位差接近90度，因此场效应管功耗很少，整机效率非常高，相比之下对匹配网络的要求就高。
由于天线的互逆性，高大的发射天线同样也是性能超的接受天线，当本台的其他发射机正在工作或距离较近的大功率电台正好播出时，该天线就会接收到较高的高频电压。这类射频倒送无论对以往的电子管发射机还是今天的全固态发射机和数字发射机或何种发射机都带来致命的影响。
射频倒送现象对电子管发射机的影响就是串音。因为电子管本身能承受较高的电压，而且每个电子管能承受的热损耗都比较大，电子管的非线性及高输入阻抗就会在末级槽路产生出明显的互调产物——串音。
对于全固态发射机和数字发射机而言，由于场效应管工作于开、关状态，内阻低，虽然也
会产生杂音和串音，但是比起电子管发射机来不明显。射频倒送对全固态发射机和数字发射机的危害主要有两个方面:一是射频电压倒送到功放电路，由于这类电路工作于开、关状态，要求激励波型具备陡峭的前后沿以减小场效应管的功耗。倒送严重时倒送电压和发射机激励电压叠加在一起，使激励波形发生畸变，场效应管的功耗加大，瞬间损坏大量场效应管。而且由于发射机激励电压和射频倒送电压相叠加，使欠激，过激等检测电路不能正常工作。二是射频电压倒送过大会使驻波比检测电路报警，使发射机自动保护或自动关机，造成播音中断。
要有效抑制射频倒送，就要使发射机特性阻抗和馈线特性阻抗完全匹配，就要有良好的阻塞网络。
3 阻塞网络和抵消网络
所谓阻塞网络就是用感性阻抗元件和容性阻抗元件组成的谐振网络及抵消原件组成的抵消网络抵消对工作频率所呈现的电抗。常选用一组LC并联谐振网络，在其谐振频率上呈现很大的阻抗（如几十千欧），可以阻止该频率信号通过，对于其他频率则是某一电抗，可以看作是匹配网络的负载有些变化或天线输入阻抗的电抗部分增加了一个电抗，重新计算，
匹配一下即可。用计算方法可确定阻塞元件和抵消元件的数值，根据现有的元件进行设计，这样设计出的网络也容易实施，方便设计和调整。实际工作中还需使用平衡电桥多次测算和修正才能使设计方案适合于实际工作需要且便于以后使用和维护。
另外，当一个中波台有两副以上天线且距离较近时，其感应电压就会产生干扰，严重时就可使某些PDM机和DAM机自动封锁。所以在天调系统中要接入一个或几个阻塞网络以减少其他天线的干扰。这些阻塞网络可以是L、C并联谐振网络，也可以是并联旁路的L、C串联谐振网络。通常选最经济安全的一种。当然，在天线输入端加入了这些网络后，匹配网络也需重新计算和调整，才能确保天线和馈线完全匹配。
4 设计使用实例
我台采用三频共塔发射，三部发射机分别工作于中波540 kHZ，中波1 008 kHz，中波1 269 kHz。计算和设计图略。
为了降低匹配网络和阻塞网络的视在功率，阻止频率高的阻塞网络的电感值要小一些;阻止频率低的阻塞网络的电感值要大一些。
对于1 269 kHz频率支路的阻塞网络就是要阻止1 008 kHz和540 kHz的射频倒送。因为三个共塔频率满足共塔要求，而且f3≫f2，f3≫f1，则抵消元件要取感性阻抗元件以便抵消阻塞网络呈现得容性阻抗。否则就会引起反射功率增大，轻则过荷、打火或保护性关机，重则损坏发射机，造成停播事故。
自助饮水机对于1 008 kHz频率支路的阻塞网络就是要阻止1 269 kHz和540 kHz的射频倒送。因为三个共塔频率满足共塔要求，而且f3≫f2，f2≫f1，所以阻塞网络既有感性阻抗又有容性阻抗，相比之下则抵消网络就必定同时要有感性抵消元件和容性抵消。
对于540 kHz频率支路的阻塞网络就是要阻止1 008 kHz和1 269 kHz的射频倒送。因为 f2≫f1，f3≫f1，所以阻塞网络呈现感性阻抗。抵消元件就可以取容性阻抗。
通过计算就可大体确定阻塞网络和抵消元件的数值。实际安装时要注意分层次安装，不同频率支路安在不同平面的铁架上，以便隔离屏蔽，同一层面小范围内最多只能安装三个电感线圈并且方向要三维垂直，以便减小相互影响，电感线圈的引线在电感线圈内部走，不用的较大电感余量要短路，电感线圈要留有余量，以便安装调整。这样一来就可以调试出安全稳定的阻塞网络和抵消网络，确保共塔发射的各个频率互不干扰地工作于同一个发射
天线上，达到共用天线的目的。经实际使用，我台的三频共塔天线运行安全、工作稳定、维护方便、确实可行。
5 新型天线发展方向
中波广播发射天线，常用单塔天线或带顶负荷的单塔天线，现在多采用并馈式中波天线，由一个导线铁塔和周围一组导线组成，这些导线上端与铁塔连接，下端接棒型绝缘子。也是一种垂直振子，辐射原理与一般单塔天线一样，不同的是它的支持物是底部直接接地不馈电，馈电线只与铁塔四周的导线相连。相当于在垂直振子的输入端并联了一个很大的电抗。优点是不用铁塔底座绝缘，也不用筒形绝缘，塔身直接接地，有利于防雷击，也有利于综合开发利用。比如在本天线顶端安装FM天线。如使用自立式铁塔作支持物，还可节省大量拉绳及其地锚的占地，尤其是在功率较大还需要双频共塔或多频共塔的中波台。所以有慢慢推广之势，或者说中波广播发射天线又多了一种选择。只不过要注意并馈点的高度与工作频率及整个塔高有着密切关系，要仔细选择，通常通过模拟天线实验来确定。此类天线在国外早已使用，近几年我国一些电台使用后效果也不错，大有推广普及更新换代之态势。
6 结束语
中波广播共用天线，匹配网络及阻塞网络连同抵消网络是相互依存的，缺一不可，否则不能完成工作需要，更谈不上优质安全完成广电总局的“三满”要求和“十二字”方针。只有不断努力探索，不断改进，在实际工作中不断完善才能协调好各自的关系，把发射工作推向新的高度，迎接数字化浪潮的冲击，走出中波广播发展的新路子，把工作做好、做大、做圆满，走出现代化的数字中波广播发展步伐。
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