浅析中波发射台双频共塔网络的原理和设计思路

周宇

内蒙古自治区广播电视传输发射中心乌海广播发射中心台 内蒙古 乌海市 016000

引 言

随着广播技术的发展，播出频率的不断增加，原有发射台站“一频率一天线”的设计思路已不能满足播出条件，在发射台站周边无法提供较大的土地使用面积的情况下，探讨研究双频共塔、三频共塔意义重大，作者经过多年的研究与实践得出结论：双频共塔要求两个频率之间的频差越大越好，最小两频率比不低于1.25。

1 双频共塔的网络组成

1.1 预调网络

图中C0和L0组成预调网络，是为了解决同一发射塔在不同频率下呈现的不同阻抗特性，尽可能缩小两个频率的阻抗值，方便阻塞网络、匹配网络和抑制网络的设计和调试，如果预调网络只需1个电感L0能够解决，尽量不使用电容C0。如果没有预调网络，两个网络的阻抗差异就会过大，天线端的电压和电流差异过大。如图1所示。

图1

1.2 防雷装置

发射塔通常是周边最高的建筑物，容易感应雷电，所以需要通过多种措施泄放雷电产生的强大电流，天调网络中设计有1对CAP石墨放电球，通过调节之间的间隙大小，控制泄放电压，间隙与电压比值为1mm/kV，距离过大无法起到保护作用，距离较近容易短路和影响发射效能，两石墨放电球之间的距离根据本台自然环境实践情况而定。

电感L0对于雷电起到泄放作用，因为雷电的能量主要集中在直流和低频部分，微亨级的电感L0相当于通路，能够泄放雷电中的直流和低频能量，线圈直径大些，以便通过瞬时的较高电流。电容C0对于雷电起到隔离的作用，阻止支流和低频电流通过，防止能量进入天调网络和发射机中，起到保护作用，所以电容C0要求有较高的伏安量、耐压值，容量一般在1000pF～3000pF之间。

1.3 阻塞网络

双频共塔或多频共塔中同时发射多个频率，为阻止频率相互之间的干扰及互串，阻塞网络起到阻塞它频的作用，相对于本频是一个通路，能够基本无损耗地通过，相对于要阻止的频率是断路，呈现很大的阻抗，同时要求在其频率上下10kHz，呈现出较大阻抗，要有一定的阻带，起到阻止它频的作用，抑制高频回馈。阻塞网络一般为电感和电容并联组成。

1.4 匹配网络

馈线为固定的阻抗，一般有50Ω、75Ω等指标，铁塔的阻抗因发射频率及自身材料等因素而不同，匹配网络为了使两者间的阻抗相同，保障发射机输出的高频能量传输到发射铁塔，如果铁塔阻抗与馈管阻抗不匹配，直接反应就是天线零位较高，反射功率较大，形成较高的驻波比，影响发射机的稳定性，同时缩小传输效率。常用的匹配网络有四种，分别是Γ型、倒Γ型、T型、π型。Γ型网络和倒Γ型网络设计简单，使用的元器件较少，只能满足匹配要求，一般选择T型网络较多，一是可以通过选取不同的元器件来满足网络对Q值的要求，二是比较适合阻抗为50Ω的同轴射频电缆。

1.5 陷波网络

在中波广播发射台，有多个中波节目同时播出，当本台站内所有发射机都在播出时，各播出频率之间相互干扰，发射铁塔吸收周围频率信号及高频能量倒送至天调网络和发射机中，一方面导致串音，另一方面损坏发射机元器件，陷波网络能滤除干扰频率、泄放高频能量，防止倒送至发射机。

2 双频共塔网络安装调试及注意事项

通辽广播发射中心台有2座76米 拉 线 桅 杆 塔，1座34米 单锥天线塔，播出5套节目，分别是675kHz、1458kHz、549kHz、1305kHz、1044kHz，其中675kHz、1458kHz共用一座76米塔，天调网络原理如图2所示，其发射机输出功率均为10kW，采用50欧姆Φ40空气绝缘射频电缆。铁塔两频率的输入阻抗分别是Z1=19.1—j96.4Ω Z2=520+j365Ω，各调试点的阻抗值如图3所示。

图3

双频共塔天调网络在安装调试中应注意以下几点：

1.在进行网络调试之前需确保所有发射机处于断电状态，同时对天调网络接天线端口进行对地断路，防止天线的电磁感应和发射机误启动，造成人员伤害。

2.网络设计在保障各项参数指标正常情况下，尽可能简单化，在改善Q值的情况下，绝大部分选用T型匹配网络，不选用π型，甚至带通滤波器。

3.当铁塔输入阻抗能满足设计要求，达到匹配网络目的时，尽可能减少预调网络的使用。

4.天调网络通过网络分析仪进行冷调试后需进行热调试，带负载运行1个小时后需观察电感、接触点等是否有发热现象。

结束语

双频共塔网络的大范围实践使用，已经是比较成熟的技术，各台站均使用了双频共塔网络，个别发射机功率在1kW的台站使用了三频共塔网络，对使用环境温湿度要求相对较高，微调难度大，天调网络的设计与调试除了理论基础外，在实际调试中需要积累大量的实践经验，特别是功率较大的发射台站，电磁环境比较复杂，存在着不同程度的高频能量干扰。