120kw中波机_哈里斯200kwDAM中波广播机天调网络的设计

时间：2019-02-04 05:38:36 来源：千叶帆本文已影响人

　　摘要：本文对我国某中波台进口美国哈里斯（HARRIS）公司的大功率200kwDAM(数字调幅)中波广播发射机所需的天调网络从阻抗匹配、非本频以外频率阻塞吸收的设计给出方案图，利用史密斯（Smith）圆图对本网络给予仿真，并对网络输入口阻抗进行了对比。
　　关键词：中波广播；天调网络；阻抗
　　
　　馈线与天线间匹配网络的设计与调整，直接决定发射机输出高频功率能否最大的、无失真的输送到天线。匹配网络可以使用倒L型、T型或π型四端口网络，我们把天调网络和天线阻抗一起看做一个无源二端网络，当它的等效阻抗等于馈线阻抗特性阻抗时，馈线也就和天线匹配了。
　　1 匹配网络设计
　　在实际播音中，由于大多数发射台不只是单机单塔播音，还有在两机共塔或多频干扰环境下工作，天调网络设计中还必须考虑合理的抗干扰措施。近年来对全固态机天调网络的设计、调整，必须考虑在整个工作带宽内天馈线系统都能符合要求的匹配。由于天调网络所用元件都是电抗性的，且天线阻抗值与电抗元件值一样，都是频率的函数。无反射仅对载波而言，在边带频率上必然存在一定的反射损耗，从而影响发射机的电声指标。
　　匹配网络是天线（铁塔）的输入阻抗Rin+jXin 和馈线的特性阻抗Z0相匹配。该台实测天线阻抗为：693KHz：329+j330（中心频率）；683KHz：292+j310（上边带）；703KHz：320+j340（下边带），按数据分析，考虑到防雷、元件选择等因素，选用倒г型网络最为合适，如图1所示。由公式计算得：
　　令上式左端实部，虚部分别等于0时得：
　　式中的X1和X2的根号前正负号取法相反，调配网络并联臂取负值（容性），串联臂取正值（感性），这样谐波滤波特性好。
　　已知Z0=50Ω由上式解得X1=265.078Ω，约为60.878μH，再由X1得出X2=174.642Ω，约为1315.038PF。
　　从实测数据看出，天线阻抗的虚部，随频率的升高而增大，为了整套网络具有较好带宽，且在中心频率f 0 ±10KHz范围内驻波比≤1.25，利用1/4 λ移相网络，将天线的感性变容性，容性变感性，利用阻塞网络对边带的影响，达到补偿边带的效果，电路如图2。
　　2 阻塞网络设计
　　在全固态机阻塞网络理论设计中，依据相应标准规定它对被阻塞的边带频率，呈现的阻抗值必须大于双工馈电电路分支点所呈现的另一路阻抗值的15倍以上。一般在边带频率点（△f=10KHz）呈现阻抗大于5000Ω，对载频呈现的阻抗大于10KΩ时，不会有由另一机器功率泄漏引起的特性变化降功率甚至关机等损坏主机的现象。
　　当被阻塞频率高于本机工作频率时，阻塞网络对本机呈现感抗，若阻塞频率低于本机工作频率时，阻塞网络则对本机呈现容抗。随着全固态机器的使用，在阻塞度满足要求的前提下尽可能降低阻塞网络的视在功率，按《天线技术手册》数据推荐当C取值在1300～1500PF时，阻塞网络的视在功率是比较小的。设计中经常采用天线底部加负荷的办法来降低阻塞网络、匹配网络的视在功率。底负荷通常由L、C组成，要考虑其分支点上两机呈现的阻抗实部相等，虚部相反，并作为预调网络统筹考虑，以改善机器的匹配带宽，降低网络的视在功率。
　　因本台还有其它频率存在，需加阻塞网络，其作用为：①阻塞其它频率，以防干扰。②补偿边带。阻塞网络如图3。
　　L与C组成串联谐振，谐振频率为f0，如果其它频率大于f0，则X取负值，呈现容抗；反之，X取正值，呈现感抗。根据实际对于阻塞540KHz选L=35.16μH，C=1500PF，X=72.27Ω约21.3μH；阻塞747KHz选取L=32.97μH，C=1600PF，X=22Ω约9264PF。
　　元器件耐压及电流的选取：天调网络中元器件的电压、电流、功率的大小，是在载波状态下即m=0时，按发射机的载波功率来计算的。选取时按当m=1时，又要考虑到外电变化，驻波比等因素的影响，在选定元器件耐压和承受电流时，一般按载波电压的2.83倍，载波电流的1.23倍，视在功率的2倍来选用电感，电容。
　　3 天调网络
　　根据以上的理论计算，整个天调网络组成如图4所示。
　　4 网络输入口阻抗对比
　　由Smith圆图仿真结果观察，与理论计算非常接近，只存在很小差别，经分析主要原因为软件精度有限，但对整体影响很小，在可承受的误差范围内。仿真结果与实际测试有一定差别，其主要原因有两方面：①测试时电桥在机器输出口，中间有一段电缆，导致阻抗发生变化。②网络测试在晚上，受天波干扰，电桥示数跳变，测试数据有一定误差。
　　5 结语
　　本文通过以我国某大型中波台进口的美国哈里斯200KWDAM中波广播发射机为例，对其天调网络中阻抗的匹配，非本频的阻塞吸收作了理论设计，经实际装调试，证明此网络具有扩展带宽能力。经补偿后中心频率±10KHz驻波比在1.2以内，且具有多重防雷电措施。经过一年多的运行，证明设计方案正确，完全满足该机的技术要求，使整机的技术指标高于国标规定，保证了使用方正常安全的播音，受到外方的赞誉。

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