中波广播天调网络及其维护研究
时间：2022-11-11 12:00:03 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
■ 新疆广电局6503台：尹天意
在实际工作期间，中波发射机需使用调幅方法将频率在20000Hz内的音频信号加载至1602kHz的中波频率上，在这一过程中可将音频信号随机加载至任意中波频率，再将其发射到能量转换装置——天线处，这样便可将发射机发射来的经过调幅处理的波频信号转变成电磁波再进行发射。通常情况下，发射机中的信号需借助馈管输送到天线处，但因为发射天线的输入阻抗性以及馈管的传输阻抗性存在较大的不同，所以要想确保信号能被天线全部发射出，发射机的传输馈管以及天线输入端必须实施阻抗变换，只有这样才能实现阻抗相匹，而要想做到这点也需借助天调网络这一电路进行阻抗匹配。然而在实际工作的过程中还涉及了很多问题，比如很多发射台都会受到发射频率高以及间隔小等问题的影响，所以在开展天调网络设计工作的过程中不但要考量阻抗匹配问题，还要关注天调网络频率响应带宽。
在开展中波广播发射工作的过程中，作为重要的电波辐射装置，天线能将电磁波合理转换，还可将其顺利、安全地发射出去。中波天调网络作为发射系统极为关键的一部分，其不仅起着至关重要的作用，还关系着广播节目的播出成效与实际覆盖面积，在具体工作的过程中中波广播天调网络还具备很多特性。
1.1 方向性
方向这一特性指的是天线会向指定方向发射电磁波，同时也是天线辐射能量在空间的具体分布。在中波广播行业天线可在水平方向进行电磁波的全面辐射。
1.2 阻抗性
阻抗特性指的就是天线的辐射与输入阻抗，期间辐射阻抗在很大程度上关系着天线的实际辐射水平。
1.3 匹配性
在实际工作的过程中，天线负载阻抗要和特性阻抗有机匹配到一起，一旦出现不匹配问题，发射机发射的高频能量就无法被天线负载全部吸收，剩余能量会直接反射出去并形成反射波，这对广播节目的播出效果有着极为不利的影响。
1.4 工作频率范畴
通常情况下，天线需在特定的频率范围内开展发射工作，而天线的频率范围需和发射电磁波的频率范围相匹，只有这样，电磁波才能被成功发射出去。在这一过程中当中心频率作业时天线发射出的功率极大，一旦偏离了中心频率天线发射的功率会出现下降情况。
天调网络系统涵盖了匹配网络以及避雷系统等环节，如下图所示为电路原理示意图。要想做到天线输入阻抗、馈线特性阻抗的合理匹配，就要借助匹配网络进行，而匹配网络涵盖了电容与电感等诸多环节，通常可分为r型、n与T型多种，接下来本文以900kHz的天调网络为例。
图1 ：天调网络电路原理示意图
2.1 两部发射机共塔
通过调试L2、L3可详细观察发射机天线零位等方面，在这一过程中还要合理微调L1电感量，但在微调过程中要结合发射机的槽路面板进行旋钮调试，以便能处于最佳匹配形态。通常情况下，天线零位在2伏之下，反射功率与滤波零位分别在5瓦与2伏以下，如若将数值调到0时是最佳状态。结合上图可以发现，C6、L6、C3与L3共同构成了带通滤波器，而C6、L6的谐振频率可达900kHz。在实际工作的过程中，广电局使用了阻抗在75欧范围内的馈线，至于特性阻抗在50欧，由于馈线阻抗较大，所以可使用r型天调网络。在实际工作的过程中为了防止谐振回路出现失谐问题，广电局可在电感线圈上安设诸多抽头，这样工作人员滑动抽头就可进行网络的调试，而馈线、天线也能实现阻抗相匹。
2.2 避雷系统
由于天线属于极高的建筑物，所以在降雨天气很容易引来雷电。对于全固态发射机而言，其使用的功放管过热、过流都易造成损坏情况，所以此类发射机的抗雷击能力很差。在此背景下，广电局可采用有效措施进行防雷处理，就900kHz的发射机工作人员需将放电球埋设在天线底部的金属处，在室内统调箱、天线的连接部位也要合理设置放电球，期间二者间隔要控制在2.7毫米左右，这在很大程度上能将天线塔基雷击放电不彻底的问题有效解决。至于统调箱与放电球也要并接微亨电感，再连入大地，这样便可形成对地释放静电的通路。不过尽管电感线圈感抗小且防雷效果良好，但也要确保线径大些，以便可将雷电能量全面、彻底地引入地下。
2.3 阻塞网络
通常情况下，天线具有较强的互逆性，在天调网络中应合理安置阻塞网络。纵观发射天线，其拥有较强的接收信号能力，随着发射机的运行工作，天线会接收很多高频电压，而随着倒送问题的出现会形成波形畸变，而管子功率的消耗程度也会大幅度提升。一旦倒送程度过于严重，电压以及发射机电压会出现叠加情况，这不仅会导致场效应管损坏，而且还会影响广播节目的播出，甚至会出现停播等问题。900kHz发射机采用的是双频共塔天线，所以广电局必须高度重视天线存在的互逆性。为了防止高频电压出现倒送问题，在回路环节需将阻塞网络合理布置其中。通常情况下，阻塞网络不但能用于并联谐振电路，在谐振阻抗较大时还可串入回路中，也可借助串联谐振在阻抗极小时并入回路并直连大地，这样也能将双频串扰问题有效解决。然而，串联谐振电路会吸收网络中的阻抗，并且容易受到很多因素的影响，在此背景下网络电路无法有效匹配。就双频共塔电路而言，广电局可运用并联谐振电路为阻塞网络，从上图L2与C2可以看出。
3.1 雷电特征
正常情况下，对流过旺的积雨云会产生雷电，常会与大风、强雨一起发生，甚至会有龙卷风情况出现。在现实生活中雷电就是一种放电现象，期间伴随着雷鸣和闪电。从微观角度看，正负电荷相碰会产生电荷，而雷电电击就是带有正负电荷的云相撞而释放出的能量。在实际生活过程中常会见到各种电击现象，电击发生又会产生极大的电流，温度也会大幅度增高，在电磁效应的作用下我国房屋建筑以及电气设备等都会受到极大的伤害。不过雷电电击具有较强的选择性，大多发生在地面电荷较大的区域，也就是地面电场最强的地方。而要想成功避雷，就要使用人工方法将雷云生成的电荷带入到大地，这样就无法对建筑物造成破坏。比如高层建筑顶部的避雷针设备，就是借助低电阻接地体将雷电导入大地，并对建筑形成一层防护层。
3.2 具体防雷措施
3.2.1 借助高频扼流圈接地
扼流圈作为抗扼交变电流电感性线圈，借助线圈电抗和频率的正比关系就能遏制住高频电流，而低频电流、直流能顺利通过。在开展天调网络接地工程工作时，高频扼流圈发挥着极为关键的作用，其不仅能让空中带电云朵积聚，还能缩减放电次数，再利用静电荷将天线体与大地连通，积聚后的带电云无法泄放，这样便可避免设备受到电击的影响。与此同时，高频扼流圈还可作为天调网络的避雷针，因为只有电场强度超过击穿电场的有效强度时才会出现放电情况，所以利用高频扼流圈能有效实现天网避雷，而设备设施的安全性与稳定性也能大幅提高。
3.2.2 放置放电球
雷雨天气会对天调网络造成很大的威胁，而放电球设备的电压经过特定设置，所以能有效抵御云层电荷，将放电设备合理安设在其上，不仅能实现大量的放电，还能让电荷在极短时间内快速扩张，这样也能规避天线网络的雷电伤害。不过在放置放电球的过程中还要科学计算空隙，一旦空隙太大会导致天线状态异常，这样便无法起到保护的作用。而空隙过小也会使带电云接近保护装置时出现频动情况，这在很大程度上也会干扰广播节目的顺利播出。所以广电局要结合发射机的功率、使用频率等科学计算，这样不仅能明确天线工作电压，还能确定放电球的间隙情况。最后广电局还可将石墨这些放电球安设在天调网络中，针对金属球需安置在天线的基部，而石墨球可放置在天网并联两侧，再加上石墨的放电性能强，电压会基于面积发生相应的变化，所以相较于金属球，石墨球的避雷效果更佳。
4.1 天调网络元件的选择以及安装工艺要遵循的原则
4.1.1 网络元件的选择
通常情况下，广电局要做好电感与电容元器件的选择，针对电感量、电容量要留有余量，这样可便于后续的调试工作。而且对元器件的选用还要突出耐压性、耐流性等特性，还要注重各种功率参数，针对这些参数广电局应留有安全系数，通常要根据发射机的满功率调幅度110%进行元器件参数的计算，在此背景下，元器件便可高效、安全地运行作业。
4.1.2 基于每毫米3安培选择电感线圈
通常情况下，应基于每毫米3安培的原则选择线圈、铜管的尺寸大小，就如电感铜管直径在10毫米时其所能承受的最大电流为30安培，而电感线圈应适当留出20%左右的余量，再搭配短路抽头，这样便有利于工作人员的调试。同时在小范围内，在一个平面上可设定3个以下电感线圈，线圈的走向要呈三维垂直状，如此便可减少输入、输出线圈的互感，在这一过程中电感抽头引线可通过线圈内部行进，其余电感量也可实施短接，而为了便于工作人员的调试，也可将短路接头连接到线圈两端，这在一定程度上也有利于调试到最佳状态。不过如果元器件数量较多，工作人员可进行分层安装，不论是在元器件连接部位还是电感抽头，都可使用铜带线进行合理连接，为了将引线电感大幅度降低，广电局还可将短路抽头带入到短接部位，引线电感就可促使线圈电感发生相应的改变。
4.1.3 电流要有足够的富余量
在日常工作中，电容不但要将工作所需的电流、电压等要求满足，还要留出足够的富余量，就如工作期间单个电容容量无法满足工作需要，广电局可使用多个电容串联、并联，这样便可将工作需求全面满足。不仅如此，在实际工作的过程中还要确保接地电容安置在宽铜带地线上，广电局不可将其直接安置在没有铜皮保护的铝板处。
4.1.4 合理铺设铜带地线，做好元器件间的连接工作
正确情况下，应基于电流的行进方向来铺设铜带地线。铜带的厚度应在0.5毫米左右，宽度应在100毫米之上，还要与天调网络箱的地线焊接连接，这样不仅能确保接地效果优良，还能防止地线出现分叉铺设情况。不仅如此，工作人员还要依据电流程度合理使用铜带，比如宽铜带、紫铜管进行连接，对于连接铜带的两个端头也要做好圆滑处理操作，这样才能避免尖端出现打火情况，同时还要最大限度地缩减引线电感、分布电容。此外，和元器件的基础面要足够宽，还要十分牢固，这样接触电阻才会不断缩小。连接线还要足够光滑，并且无尖锐之处，这样也能防止出现尖端放电的问题。
4.1.5 控制摆放位置，做好网络与馈管的连接
通常情况下，元器件摆放位置要与金属板相距10厘米以上，广电局可使用铝板作安置天调网络元器件的金属板。而且在安置元器件的过程中还要进行综合考虑，如方便后续的调试与维护工作，期间要尽可能留出充足的空间，还要确保元器件摆放位置合理。至于天调网络以及馈管需使用电缆头以及电缆座合理连接，期间要确保电缆座与接地铜皮接触优良，还要拧紧电缆头部。
4.1.6 明确电缆头的始端与终端
在对机房与调配室射频电缆进行安装时，广电局需明确电缆头的始端、终端，期间不可将二者颠倒。在负荷条件下运行半小时后，如果接电与电感抽头的温度较高，则代表着接触电阻较大，广电局需对此环节进行合理调整。至于天线调配网络Q值需控制在2-6范围内，如若天调网络的谐振回路过多，Q值会相对较大，而元件的回路电流也会大幅提高，因元器件热耗大，所以天线发射功率会大幅度降低，随之会导致谐振回路元件温度提升，相关参数也会发生明显改变，在此背景下，发射机无法正常、稳定的运行。在实际设计环节，广电局不仅要防止高频回馈能量对发射机工作造成影响，还要合理控制电感与电容的电压、电流，针对此，广电局需合理落实如下措施。首先要尽可能降低并臂电流、串臂电压，其次要适当扩大线圈铜管直径，将电阻损耗大幅度降低，期间还可使用Q值较高的电容。
4.2 天调网络调试对策
当下开展的天调网络调试工作会使用到网络分析仪，其不仅调试流程简单，对元件的调试变化也可通过分析仪图表清晰呈现，这样测试值会更加精准、高效。如今，在中波天调网络中L型网络应用程度相对较高，在对L型网络进行调试的过程中要确保天线馈线特性阻抗在50+0，而且由初始点就要进行串联元件与并联元件的调整，直到将其连接到50欧电导圆上，同时还要利用串联和并联器件调节至50+0。在实际调试工作的过程中工作人员使用的调试策略相对局限，可进行调整的空间相对较小，Q值也相对稳定，在此背景下，工作人员无法有效调整带宽。针对此，就带宽条件相对严格的发射机工作人员不可采用L型网络开展工作，可使用其他的匹配网络，如上文说到的r型网络。不仅如此，在使用网络分析仪的过程中工作人员需确保测量线短，还要合理选择测试点。在具体工作期间工作人员需选择相同节点的不同连接线作为测量的点，如若测量线长度不足，可使用铜皮线继续连接，这样也能防止测量工作出现误差。
在测量匹配箱时工作人员需先固定好网络分析仪的测量线，再将匹配箱门关上后就可开展测量工作，期间要确保工作环境相一致，这样便可防止分布参数受到影响，就如电感元件关门状态下的磁通量要比开门状态下的小，而感抗值也会随之变小，这在很大程度上都会导致测量数值不够精准、合理。最后在调试作业时工作人员要基于天振子端逐一开展元器件的调试工作，借助网络分析仪明确阻抗，要确保阻抗数值和设计值贴近。期间还要衡量馈线影响问题，在机器输出端还要做好微调工作。
总之，要想提高天调网络运行的安全性、稳定性，广电局就要对天调网络进行定期检查与调试。在日常工作中广电局应合理构建天调网络资料，还要明确检修周期，尤其是冬防度夏前的检查，受到温度的影响，元器件会出现热胀冷缩情况，在此背景下，广电局需对天调网络进行合理微调，还要做好连接点的紧固查验工作，只有这样天调网络的作用才能全面发挥，再合理维护天调网络，其也能高效、有序的运行。
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