中波天饋系統(tǒng)表面看起來(lái)很簡(jiǎn)單,但實(shí)際卻比較抽象、復(fù)雜。輻射場(chǎng)強(qiáng)受天線(xiàn)結(jié)構(gòu)、地網(wǎng)優(yōu)勢(shì)、匹配好壞、地導(dǎo)系數(shù),使傳輸路徑地形等諸多因素影響。認(rèn)為只要三大指標(biāo)入級(jí),即為播出良好。且不知機(jī)器指標(biāo)好并不代表機(jī)器功率全部發(fā)射出去,而且有很大功率損耗到天饋系統(tǒng)中,這樣所謂整機(jī)效率就是一句空話(huà)。沒(méi)有足夠的場(chǎng)強(qiáng)做基礎(chǔ),機(jī)器指標(biāo)再好接收機(jī)亦聽(tīng)不出好的效果。
現(xiàn)在各發(fā)射臺(tái)更新了全固態(tài)的機(jī)器,這樣整機(jī)效率得到了很大的提高。但因場(chǎng)效應(yīng)管的耐壓和耐高溫性能力有限,所以對(duì)天饋系統(tǒng)提出了更高的要求。若整個(gè)天饋系統(tǒng)的駐波比偏高,就會(huì)出現(xiàn)降功率,而且整機(jī)的指標(biāo)亦受到很大的影響。
一.我臺(tái)76M塔各頻率處的輸入阻撓
我臺(tái)建于1986年元月,76M桅桿天線(xiàn)西座,邊寬為500mm的正三角行鋼塔,對(duì)于區(qū)域鐵塔底部的輸入阻撓也不相同。對(duì)于低頻段的天線(xiàn)阻抗,由于實(shí)部過(guò)小虛部過(guò)大,所以Q值較高。高頻段的天線(xiàn)阻抗雖然Q值小,但實(shí)部和虛部都過(guò)大。
二.天線(xiàn)調(diào)配網(wǎng)絡(luò)
全固態(tài)發(fā)射機(jī)的輸出功率由一定數(shù)量的功效模塊的輸出經(jīng)功率合成得到。當(dāng)負(fù)載為純阻并等于所要求的阻值時(shí),各功率場(chǎng)效應(yīng)管均工作在接近理想開(kāi)關(guān)狀態(tài),加在場(chǎng)效應(yīng)管上的電壓,電流相位差接近90度,因此場(chǎng)效應(yīng)管的功耗很小,整機(jī)效率高。全固態(tài)發(fā)射機(jī)的輸出網(wǎng)絡(luò)必須注意一下兩點(diǎn):
1.天線(xiàn)調(diào)配網(wǎng)絡(luò)和射頻饋管的阻抗必須嚴(yán)格匹配,并且有良好的通帶特性。
2.發(fā)射臺(tái)的其它發(fā)射頻率以及周邊的電臺(tái)頻率功率射頻倒送對(duì)發(fā)射機(jī)影響必須降低到最低。
射頻倒送的抑制:
A.射頻倒送的產(chǎn)生和對(duì)發(fā)射機(jī)的影響
由于天線(xiàn)的互逆性,高大的發(fā)射天線(xiàn)同樣也是性能良好的接收天線(xiàn)。因中波頻率高多一般地市三—五個(gè)頻點(diǎn),各發(fā)射頻均5千W—10KW式25千W大功率播出。距離較近,天線(xiàn)就會(huì)接受到較高的高頻電壓。這種射頻電壓倒送無(wú)論對(duì)電子管發(fā)射機(jī)或全固態(tài)發(fā)射機(jī)都會(huì)帶來(lái)負(fù)面影響。
射頻倒送現(xiàn)象對(duì)電子管發(fā)射機(jī)的負(fù)面影響主要串音,因?yàn)槟┘?jí)電子管本身能耐受較高電壓,而且每個(gè)電子管承受的熱損耗都比較大。但電子管的非線(xiàn)性及輸入阻抗高,容易在末級(jí)槽路產(chǎn)生出明顯的互調(diào)產(chǎn)物(串音)。
對(duì)于固態(tài)發(fā)射機(jī)而言,由于場(chǎng)效應(yīng)管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài),內(nèi)阻低,雖然也會(huì)產(chǎn)生雜頻和串音,但比電子管機(jī)少好一些。射頻倒送對(duì)固態(tài)機(jī)的危害是射頻電壓倒送到功放電絡(luò)。由于該電路工作在丁類(lèi)開(kāi)關(guān)狀態(tài),要求激勵(lì)波形具有陡峭的前后沿,以減小場(chǎng)效應(yīng)管的功損。倒送嚴(yán)重時(shí),倒送的電壓和發(fā)射機(jī)的激勵(lì)電壓疊加在一起,使激勵(lì)波形發(fā)生畸變,管子功耗加大,瞬間損壞大量場(chǎng)效應(yīng)管。而且由于發(fā)射機(jī)激勵(lì)和外界倒送電壓相疊加,使欠激、過(guò)激等檢測(cè)電路難以正常工作。同時(shí),頻射倒送電壓過(guò)大會(huì)是駐波比監(jiān)測(cè)電路報(bào)警,使發(fā)射機(jī)自動(dòng)保護(hù)或自動(dòng)關(guān)機(jī),造成播出中斷。
因此,對(duì)全固態(tài)發(fā)射機(jī)而言,必須采取措施從天線(xiàn)方向倒送的高頻電壓,使發(fā)射機(jī)能正常工作。
B.抑制射頻倒送的主要方法:
陷波網(wǎng)絡(luò)圖1是先串聯(lián)后并聯(lián)。
(陷波網(wǎng)絡(luò)圖)
L1和C1串聯(lián)諧振在干擾頻率f1和x并聯(lián)諧振在工作頻率f。。這樣在抑制f1的同時(shí),不影響原來(lái)的阻抗。不管串聯(lián)和并聯(lián),均能起到諧振在干擾頻率,在抑制的同時(shí),不影響原來(lái)的阻抗。帶通濾波器常用于鄰近頻率較多,但不是十分靠近工作頻率的發(fā)射臺(tái)。選擇濾波器的通帶特性,應(yīng)滿(mǎn)足發(fā)射機(jī)的要求,具有一定的帶寬。而選擇濾波器的阻帶特性,應(yīng)滿(mǎn)足被抑制的頻率需達(dá)到足夠的衰減量。中波天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中的帶通濾波器考慮到元器件的選擇,一般使用兩階或三階巴特沃斯濾波器,最窄的寬帶為100KHZ以上。
C.天線(xiàn)及調(diào)配網(wǎng)絡(luò)招雷擊后,可能引起發(fā)射機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管損壞,必須采取多種防雷措施。
雷電將對(duì)發(fā)射機(jī)和天線(xiàn)調(diào)配網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞,減少?gòu)?qiáng)大電流的措施有:一是減少地網(wǎng)接地電阻,天線(xiàn)地網(wǎng)是為射頻信號(hào)提供網(wǎng)絡(luò),同時(shí)它也為雷電提供通暢的入地點(diǎn)。二是接地,地租越小,雷擊低電壓越小。為了降低地電位差必須良好接地阻值在0—3以?xún)?nèi)。
天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中的防雷措施有三種:
1、石墨放電球
CAP是一對(duì)圓柱形石墨放電球,期間隙是可調(diào)的。它有良好的接地。在接地端再串套約40—50個(gè)小磁環(huán)。這樣在天線(xiàn)受雷擊時(shí),能提高發(fā)射機(jī)的短路射頻阻抗,保護(hù)發(fā)射機(jī)。
2.微亨級(jí)的電感L。
雷電的主要能量集中在低頻和直流部分,因此天線(xiàn)下并聯(lián)一只微亨機(jī)電感。它的主要作用是為天調(diào)網(wǎng)絡(luò)提供一個(gè)對(duì)地靜電放電通路。由于電感線(xiàn)圈的感抗較小,線(xiàn)徑較粗,有利于雷電的能量入地。
3.隔直流電容C。
C。起了隔離的作用。由于雷電的能量集中在低頻和直流部分,C。防止了雷電的能量通過(guò)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入發(fā)射機(jī)。C。的容量一般在1000PF—3000PF。由于是防雷器件,所以伏安量耐壓值越大越好。
三.雙頻共塔網(wǎng)絡(luò)
1.阻塞網(wǎng)絡(luò)
中波廣播發(fā)射信號(hào)除載頻外還有上下邊頻信號(hào)。阻塞網(wǎng)絡(luò)一是要通過(guò)本頻信號(hào),二是要阻塞它頻信號(hào)。通過(guò)本頻射阻抗要小,阻塞它頻時(shí),不但要在載頻處呈現(xiàn)很大的阻抗,而且在上下邊頻外也要出現(xiàn)較大阻抗。
(一)阻塞網(wǎng)絡(luò)的阻抗:阻塞網(wǎng)絡(luò)的阻抗需根據(jù)廣播發(fā)射臺(tái)的種類(lèi),頻率比,匹配電路和阻塞網(wǎng)絡(luò)本身主件等條件來(lái)決定阻塞網(wǎng)絡(luò)的阻抗。
阻塞網(wǎng)絡(luò)等效電路:
(阻塞網(wǎng)絡(luò)等效電路圖)
并聯(lián)阻抗為:

當(dāng)t=f/f。大于1.01或小于0.99(即相對(duì)頻偏Af/f。大于0.01)時(shí),阻塞網(wǎng)絡(luò)的阻抗幾乎與Q值無(wú)關(guān)。所以在以f。為中心的頻帶內(nèi),為使阻抗達(dá)到等值以上。必須加大W。L,1/w。c的值,即加大電感,減小電容。如將f。給定在500KHZ—600KHZ的范圍里,當(dāng)寬帶定為10KHZ時(shí),為使阻塞抗為5K。為100%調(diào)幅電流有效值I=1.23I。
(二)阻塞網(wǎng)絡(luò)的視在功率:
阻塞網(wǎng)絡(luò)的元件由于通過(guò)電流產(chǎn)生的視在功率和由于阻塞電流產(chǎn)生的視在功率疊加,所以與其它之器件相比,視在功率比較大。
(a)通過(guò)電流產(chǎn)生的視在功率:
流過(guò)線(xiàn)圈和電容的電流

Ic和IL不取決于l、c值,只由I和t決定,因?yàn)镮是由分支點(diǎn)輸入功率和分支點(diǎn)輸入阻抗決定的。t是由分配頻率決定的。通過(guò)L和C的電視在功率:

(b)阻塞電壓而產(chǎn)生的視在功率:
由于阻塞網(wǎng)絡(luò)對(duì)被阻信號(hào)的阻抗很高,因而被阻信號(hào)在支點(diǎn)的電壓幾乎全部加在阻塞網(wǎng)絡(luò)的兩端。它在L、c電路中產(chǎn)生的視在功率:

輸出功率一定時(shí),只與分支點(diǎn)輸入阻抗有關(guān),而與L、c值無(wú)關(guān)。
(c)通過(guò)電流和阻塞電壓而產(chǎn)生的視在功率:

因t、I、均為一定,所以?xún)身?xiàng)的積為定值。
(三)阻塞網(wǎng)絡(luò)元件承受的電流和電壓:
為了決定阻塞網(wǎng)絡(luò)中使用的元件額定功率,必須知道流過(guò)阻塞網(wǎng)絡(luò)元件的電流和加在兩端的電壓。頻率不同的兩個(gè)電流之和的有效值,為各個(gè)電流的有效值的平方之和的開(kāi)方,故線(xiàn)圈電流的有效值為:

電容電流的有效值為:

阻塞網(wǎng)絡(luò)兩端的電壓有效值為:

考慮到阻塞網(wǎng)絡(luò)和匹配網(wǎng)絡(luò)的損耗,把發(fā)射功率看成額定功率的1.1倍,又100%調(diào)制時(shí)功率為它的1.5倍電壓為2倍,所以決定阻塞網(wǎng)絡(luò)元件的額定值時(shí)。應(yīng)把上述各式所得的值乘以相應(yīng)的電流系數(shù)和電壓系數(shù)。
100%調(diào)制是的電流系數(shù)為:
100%調(diào)制時(shí)的電壓系數(shù)為:
預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò):
預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上是一個(gè)倒r網(wǎng)絡(luò),只所以要加預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò),是由于一塔兩頻時(shí),兩個(gè)頻率通常相差比較多。同時(shí),天線(xiàn)底部輸入阻抗Ra相差較大,如果將兩個(gè)信號(hào)直接從天線(xiàn)底部分開(kāi),則可能其中一路的阻塞電路(Ra較小的)視在功率很大,匹配網(wǎng)絡(luò)的視在功率亦很大。易造成器件發(fā)熱,加大了損耗。而且兩路信號(hào)的鐵塔電壓相差較多,泄漏電壓相差也大,容易造成串音。為此,可在公共輸入端和天線(xiàn)之間加入r形預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò),使輸入等效阻抗值發(fā)生變化,從而降低雙工網(wǎng)絡(luò)的視在功率,并使鐵塔電壓相近。
我臺(tái)于2005年3月雙頻分饋共塔,頻率為1251KHZ(10KW),另一頻率為972KHZ(10KW),天調(diào)網(wǎng)絡(luò)必須嚴(yán)格的將天線(xiàn)引下的雷電阻擋住,盡可能在天調(diào)網(wǎng)絡(luò)出口消除掉。為此,天調(diào)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在一改過(guò)去低通形式為高通形式。即由過(guò)去接地支為電容改為電感。強(qiáng)大的雷電通過(guò)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)天線(xiàn)端電感直接通地。
利用微機(jī)設(shè)計(jì)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)很方便,它可以快速準(zhǔn)確地算出一系列方案,然后從中優(yōu)選。優(yōu)選著重點(diǎn)是基本電路的穩(wěn)定性,電感元件微弱變化盡可能對(duì)電路匹配效果影響小,電感電容取值合理,不宜過(guò)大或過(guò)小,過(guò)大過(guò)小都不利用整體效果。基本電路優(yōu)選非常重要,它關(guān)乎網(wǎng)絡(luò)整體穩(wěn)定性帶寬和防雷效果。[page]
四.三頻分饋共塔
2007年8月因頻率多,天線(xiàn)少,采取了三頻共塔方案,對(duì)復(fù)雜天調(diào)網(wǎng)絡(luò)又一次革新,使用新技術(shù)得到發(fā)展和應(yīng)用。與雙頻不同之處:972KHZ(25KW)在公共部分,增加了972KHZ對(duì)1251KHZ、657KHZ倒流。C14阻雷對(duì)1251、657起到保護(hù)。
972KHZ支路:
ab為阻塞1251KHZ、657KHZ網(wǎng)絡(luò),bc為二次阻塞,cde為調(diào)整匹配網(wǎng)絡(luò),ef二次防干擾,f防干擾,1251KHZ匹配網(wǎng)絡(luò),為阻塞657KHZ網(wǎng)絡(luò),657KHZ匹配網(wǎng)絡(luò),為阻塞1251KHZ網(wǎng)絡(luò)。半年至一年可調(diào)整L3、L5、L10、L11、L14、L15如圖:

安全措施:在檢修期間為保證安全,每個(gè)網(wǎng)絡(luò)輸入口處均加雙向閘刀,可以斷開(kāi),并在天線(xiàn)與底線(xiàn)短路。
三頻共塔效果不錯(cuò),測(cè)試:
1251:R=50.30R=0.001反射:1.00
972:R=50.35R=0.002反射:1.01
651:R=50.3R=0.001反射:1.001
串音情況:1251高端輕微串972KHZ
657底端干凈
972輕微串1251KHZ
覆蓋面積半徑南方向50公里,47dB,東45公里,46dB,北50公里,49dB,西45公里,46dB。B&P
參考文獻(xiàn):
1.廣播電視發(fā)送技術(shù)
2.廣播電視檢測(cè)技術(shù)
3.全國(guó)廣播電視安全播出培訓(xùn)講義
4.廣播發(fā)射實(shí)用技術(shù)
5.廣播電視系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)與管理