天調網絡設計原理和計算方式

滿都呼

內蒙古新聞出版廣電局610臺 內蒙古 呼和浩特市 010050

天調網絡設計原理和計算方式

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全固態(tài)中波廣播發(fā)射機的普及應用，對天饋線駐波比指標提出了更高要求，為了避免事故的發(fā)生，使用了天調網絡。本文根據筆者的實際工作經驗，介紹了中波發(fā)射機天調網絡的工作原理，設計時需要參考的公式和計算方式。

天調網絡原理 計算公式 阻抗匹配原理

1 天調網絡技術說明

全固態(tài)中波廣播發(fā)射機由于其高效率和易維護等特性，在國內中波發(fā)射臺逐漸普及，但是其對天饋線駐波比指標提出了較高的要求。如果天調網絡的駐波比帶寬較窄，則發(fā)射機工作時邊帶功率（信號功率，調幅度100%時為載波功率的50%）反射回發(fā)射機，使發(fā)射機的反射功率隨調幅度的變化而變動。當反射功率達到發(fā)射機保護門限時導致發(fā)射機自身保護降功率，嚴重時造成發(fā)射機功率模塊燒毀甚至導致停機事故的發(fā)生。

為了避免事故的發(fā)生，我們使用了天調網絡，設計時采用了中波網絡多級匹配和濾波器設計相結合的技術，滿足天調網絡的指標要求。多級匹配方法可以解決中波天調網絡的寬帶化問題，在一定條件下，天調級數越多實現(xiàn)的帶寬也將更寬，天調的同時加入濾波器的功能，濾波特性可以降低其它頻率對天調網絡的干擾。這種寬帶化天調技術，不僅能解決中波雙頻（或以上）共塔駐波比帶寬較窄的難題，也將為未來DRM和IB0C等數字音頻廣播的應用提供天調網絡的解決方案。

2 理論依據及計算方式

阻抗匹配在無線電技術中是一個經常碰到的問題，在信息傳輸系統(tǒng)中，不論是高頻還是低頻，阻抗匹配問題均是一個極為重要的環(huán)節(jié)，它能使能量得到有效的傳輸，即能使負載得到最大的有效功率。在天饋線系統(tǒng)中，天線與饋線的良好匹配，可以使發(fā)射機輸出的高頻能量在饋線中得到最有效的傳輸。所謂阻抗匹配就是將任意一負載通過一個特殊的網絡，將其轉換為某設備或某電路所要求的特定阻抗，使其獲得最大的能量，達到最佳的傳輸效果。例如，高頻功率級的前后級的連接，天饋線系統(tǒng)與無線電設備的連接，及各種不同阻抗值的設備與系統(tǒng)的連接，均要涉及到阻抗匹配的原理。

中波天線的作用是將發(fā)射機饋給的高頻電能轉化為向空間輻射的電磁能。天調網絡的作用是把天線對發(fā)射頻率呈現(xiàn)的輸入阻抗匹配到發(fā)射機的輸出阻抗，使整個天線系統(tǒng)達到匹配。當天線與發(fā)射機達到良好的匹配后，具有如下優(yōu)點：

（1）天線將獲得最大的不失真的高頻功率，并將最大程度輻射到空間；

（2）保證了發(fā)射機和整個系統(tǒng)的運行安全。即使系統(tǒng)處于近似行波狀態(tài)，反射功率最小，幾乎無駐波電壓出現(xiàn)也不會產生駐波所引起的異常高電壓，使系統(tǒng)安全地運行；

（3）由于系統(tǒng)無反射，良好的匹配能使系統(tǒng)高效地傳輸能量。

2.1 天線天調網絡的設計

天線天調網絡主要使用的器件就是電感和電容。電感的阻抗叫做感抗，電容的阻抗叫做容抗。

電容的容抗由下式計算為：

2.2 串、并聯(lián)電路相互等效轉換的原理及其換算公式

并聯(lián)電路如圖1所示，即電阻RP和電抗XP相并聯(lián)，其電抗XP可以是容抗，也可以是感抗，此處暫定XP為感抗予以說明。

圖1 并聯(lián)電路

由圖1知：

由（2）式可以看出Zp為實部和虛部串聯(lián)組成，設實部為RS，虛部為XS，則（2）式為：

由（3）式可得圖2電路，同時圖2與圖1等效。

圖2

由以上推導可知：

將RP和XP代入品質因數公式得：

總結以上推導結果，得到如下串并聯(lián)相互轉換公式：

2.3 阻抗匹配的方法及網絡計算公式

根據以上串、并聯(lián)相互轉換公式，可以推導出任一匹配網絡或阻抗變換網絡的通用公式，例如，現(xiàn)有兩只不同的電阻RS和RP（RS＜RP），若使此二電阻彼此配接，需在RS和RP之間加一阻抗變換器四端網絡，使此變換網絡的輸入和輸出阻抗分別等于RS和RP，即可使其達到彼此匹配之目的。此網絡的結構通常采用簡單的倒Γ形式，由兩個相反的電抗組成，串臂接在阻值相對小的一邊，并臂接在阻值相對大的一邊。如圖3所示，現(xiàn)已知RP和RS，且RP＞RS。

圖3

求圖3網絡中XS和XP，根據以上串并聯(lián)相互轉換公式先求出網絡品質因數：

因為XS和XP只有采用相反的電抗，才能使網絡兩端達到匹配。所以，將符號考慮進去得到：

當XS為感抗時，XP為容抗；反之當XS為容抗時，XP應為感抗。

3 610臺天調網絡的設計

610臺現(xiàn)有六個工作頻率，分別為990KHz、1143KHz、882KHz和603KHz，功率均為10KW；675KHz和 1458KHz功率為 50KW。882KHz和603KHz為雙頻共塔，675KHz和1458KHz為雙頻共塔，990KHz為單頻單塔，1143KHz為單頻單塔。天線高度均為76米拉線塔。根據理論計算公式網絡設計，如圖4、5、6所示。

圖4 1143khz網絡圖

圖5 882khz與603khz網絡圖

圖6 990KHz網絡圖

審稿人：嚴志剛 內蒙古新聞出版廣電局包頭廣播發(fā)射中心臺 正高級工程師

責任編輯：王學敏

TN934.1

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2096-0751（2016）12-0024-03

滿都呼 內蒙古新聞出版廣電局610臺 工程師