固态数字中波发射机对天馈线系统的技术要求

固态数字中波发射机对天馈线系统的技术要求

由于固态化、数字化的发射机具有诸多优点，已成为当今世界广播发射机更新换代的发展方向。江苏人民广播电台发射台为实现广播发射设备固态化、数字化已经迈出了可喜的一步，几年来，通过更新换代，我台的中波发射机逐步实现了全固态化，数字化。回顾和总结一下，我们对掌握和应用固态化、数字化广播设备技术是逐步认识的，特别是固态化、数字化中波发射机对天馈线系统的技术要求，以及防雷和天馈线网络设计方面等等的问题。下面就此方面的要求和实际应用经验提出来供兄弟台探讨和参考。

1对天线的要求及维护

1.1对天线在其工作频率上特殊要求

首先固态化、数字化中波发射机要求天线在某个工作频率及其附近的特性阻抗要适合其特点和要求，而对于某一个天线，固态化、数字化中波发射机不是在任何中波频率上都能正常工作的。

我们发射台1995年为省经济台购进上海广播科研所生产的10kW PDM 全固态发射机，准备使用在我发射台T 型天线上，(当时省经济台电子管机器就是使用在该天线上)。当时我们把天馈网络和机器安装调好后，开机试播，机器在载波状态下一切正常，反射功率为零。当加音频信号调制时，问题就产生了。当音频信号在3kHz 以下，高调幅正常，当音频信号加到5kHz 时，调幅度只能加到70%；加到7kHz 时，调幅度只能加到50％，加到8kHz 时，调幅度只能加到30％，信号再加大，反射功率变大，发射机就自动封锁关机。因为全固态、数字发射机为了保护末级功率放大器，加了很多自身保护功能，特别设置VSWR(电压驻波比)过高保护电路。当VSWR 达到某一数值时，发射机自动降功率，再大一些，达到某一数值就封锁关机。该保护功能对于固态化、数字化发射机来说是 非常必要的。

关于l0kW PDM 固态发射机高音频调幅度上不去，导致封锁关机的问题，我们有关技术人员作了大量的测试、调研和论证，发现问题不是出在机器本身和调配网络，而是出在T 型天线本身，是T 型天线在经济台585kHz 频率附近边带阻抗变化太大造成的。经测试，T 型天线在585kHz 及其附近边带阻抗为：Z A585kHz =1306.2+j2181.4；Z A575kHz =630.72+j1829；Z A595kHz =2577.4+j4897.05.不仅电

阻部分和电抗部分数值高，而且变化率大。经论证经济台全固态发射机在585kHz 频率上无法正常运行在T 型天线上。要么换适合的发射天线，要么改频。经测试T 型天线在1000kHz 以上频段，边带阻抗变化率小，固态发射机能够使用。当时

为了尽快使l0kW PDM固态机投入使用，我们只好改频，将其改为1359kHz作为转换中央一套上西塔使用。而后，经济台购进美国哈里斯公司生产的一部DX-50数字发射机和一部上海科研所生产的l0kW PDM固态发射机，只好重新架设一座126m自立塔。T型天线作为文艺台1053kHz的固态发射机使用。

通过以上所走的弯路，使我们知道固态化、数字化中波发射机对天线在其工作频率上有一定特殊要求。所以我们在以后设计某一天馈线网络时，不仅首先要测量载波频率时的天线阻抗，而且还要测量该频率附近的边带阻抗变化趋势。用来判断该天线在某一频率是否适合固态机使用。一般边带阻抗与载波频率阻抗变化率在10%以内最好，超过一些可以用，若超过20%以上或更多，就很难保证固态机在高调幅情况下正常工作。

另外，边带阻抗变化大，不仅使边带驻波比变大，而且影响发射机的频率响应指标。变化越大，频率响应指标越差。但影响频响指标是很好解决的，可在发射机音频输入端加一简单适合的校频网络来解决。

1.2对天线下端地线、地井的要求

在这里顺便讲一下，因为去年我们到我省部分兄弟台帮助设计、安装、调试固态发射机的天馈网络，发现它们天线下端从地井到天线调配室的地线都是用一根或两根细铜丝作为地线连接，甚至从机房到室外的地井很长一段距离也是用铜丝或细铜绞绳连接。这对小功率电子管发射机来说，虽然不符合要求，也能开机使用，但对大功率发射机，特别是固态化、数字化中波发射机来说，是绝对不行的。

由于高频趋肤效应，用铜丝作地线，不仅接地电阻大，而且电抗大。固态化，数字化发射机对防雷十分重要，一般中波天线都是很高的铁塔，又特别容易引雷。大家知道，雷电产生的异常电压和电流都是非常巨大的，虽然雷电大多数是直流、低频成分多，但亦有高频成分。所以要求天线下端地井和地线真正的接地电阻和电抗越小越好，而用铜丝作地线造成的接地电阻大、电抗高，不仅不能迅速地释放雷电，而且雷电的巨大释放电流会在地线上产生很高的电压降反馈到机器设备，易使设备损坏。

一般地井要用2～4m2的铜板或厚铜皮，再加上木炭、食盐等水平的深埋到地下2m深以下，一般接到地下水为宜。铜板或铜皮的面积可根据发射机的发射功率大小而定，一般不宜小于2个m2。从地井的铜板或铜皮到天线下端的地线一定要用15～20cm宽的铜皮连接，并焊牢。地井到天线的地线铜皮尽量短一些为好。机房设备的地线到室外的地井及其连接要求也是如此。

1.3对天线方面的维护问题

我们发射台原先的151m桅杆天线曾因拉线松，造成一次遇到强的龙卷风，

使天线重心偏离而被风刮倒，造成很大损失。所以对于桅杆天线应按要求进行定期检查垂直度、绝缘度和拉线力度等，对于自立塔亦要定期检查垂直度和绝缘瓷瓶等，发现问题，及时处理。另外，架设的自立塔若其天线下端的绝缘瓷瓶防雨罩小，要想法加大一些。因为我们去年为经济台新架设的130自立塔，刚建成后不久试机，附近农民发现下雨时，绝缘瓷瓶防雨罩对下边底座地打火十分严重。经检查，发现防雨罩小了，大量的雨水经防雨罩连续流到下端的底座上，造成塔与底座雨水短路，高频电压打火拉弧等等，这样很容易造成机器故障，封锁机器或损坏设备。后来我们将防雨罩加大，这个问题就基本上解决了。

2对馈线的要求及维护

根据固态化、数字化发射机输出阻抗特性和其他方面的特点(一般输出阻抗为50Ω），从发射机输送到天线去的传输馈线最好使用50Ω低阻抗的高频电缆。因为高频电缆阻抗特性好，同时受外界环境变化影响小，可直接从机器输出端不用任何转接头或跳线，直接输送到天馈网络。这样不仅减小来自传输线方面的高频干扰，而且架设维修方便。

另外，对高频传输电缆，特别是大功率发射机的高频传输电缆，亦应定期检查和充气，以保证绝缘度和特性阻抗。去年我们给下边几个兄弟台搞天馈线时，他们用的高频传输电缆输入输出端没有电缆插头和插座，临时连接使用。我们建议还是最好在电缆输入输出端使用插头、插座，使电缆密封连接。如果一时没有，也要用高频特性好的材料将电缆两头密封好。否则，不仅会因环境变化，如空气潮湿，造成绝缘度降低，特性阻抗变化等，而且万一有壁虎或昆虫从两头孔洞进

入，甚至开机将其打死在里面，造成电缆阻抗特性变化，就无法使用，想

查找原因或排除这故障都十分困难。

3防雷和天馈网络的技术要求

对于固态化、数字化广播发射机的天馈线网络设计，一般要达到三个方面的要求和目的：一是防雷；二是匹配；三是有效的抑制外界高频倒送。

3.1防雷措施

防雷是全固态发射机最为突出的问题，特别在雷雨多发地区，防雷尤其重要。在设计天馈网络时，一般采用三种方法来达到防雷目的：

（1）在天线下端用微亨级电感下地，起到直接之泄放雷电的作用；

（2）使用耐一定高压的电容器对雷电进行隔离，该电容器的耐压一般要求在40kV～50kV以上；

（3）在天馈网络的输出端(即天线下端)接石墨放电隙，其通地铜管上套几十个低通磁环(一般需30～40个低通磁环)，石墨放电隙之间间隙应根据天线馈点端电压的大小调在合适的距离上(一般lmm1kV），以达到泄放雷电的目的。

一般这3种防雷措施最好同时使用，如图1所示，通过这三方面的措施，可以有效地防止雷电通过天线窜入机器设备。

3.2匹配网络的设计思想

关于对全固态发射机天馈网络的设计是很有学问的，很值得推敲和研究。设计时，首先要准确的测出天线在使用频率上的特性阻抗和边带阻抗，然后根据机器的功率大小，周围环境及其外界高频串扰情况进行精心细致的分析和设计。其宗旨是要以最少的元器件、较少的投资成本，并以稳定、安全可靠为前提，来达到防雷、匹配和有效的抑制外界高频倒送的目的。为达此目的，就要设计者能精心巧妙的把防雷、匹配和抑制外界高频干扰的整个网络揉为一体，综合考虑，充分发挥每个元器件的作用。巧妙地利用防雷元器件和抑制外界高频倒送的阻塞网络、陷波网络等元器件作为匹配网络的一部分，这样就大大减少和简化整个网络的元器件，从而降低成本，减少故障率。

在设计时，可利用阻抗圆图对不同的天线，不同的频率阻抗，不同的环境，不同的发射功能有率进行具体分析，采用多种设计方法，同时要求所设计的网络元器件的数值，电流，电压，伏安量的大小均要合理，易于实现，根据要求选出最佳方案。

近几年来，通过我们对我台以及帮助有关几个兄弟台设计，安装调度所有的全固态化、数字化中波发射机天馈系统的实践证明，只要天馈线系统满足以上所叙述的各方面技术要求，就能有效保证全固态化，数字化发射机安全可靠地运行。