中波天线调配网络原理及改频设计

王依巧

（浙江省中波发射管理中心泰顺广播转播台，浙江 温州 325500）

中波天线调配网络主要应用于天线阻抗与馈线阻抗匹配中，并对干扰信号进行滤除，以提升信号传输质量[1]。中波发射系统在正常运行的情况下，其信号频率持续不变。若信号传输频率发生改变，则需要对中波天线调配网络进行改频处理。为提升改频设计质量，实现改频后中波天线调配网络有效运行，有必要对中波天线调配网络原理及改频设计进行探究。本文以实践应用为视角，分析中波天线调配网络原理与改频原理，并通过实验案例分析，详细列示了改频与调试过程，以期为日后中波天线调配网络改频工作提供借鉴与参考。

1.1 阻抗匹配网络原理

阻抗匹配网络具有调试方便等特点，结构如图1所示，主要类型包括正τ型、倒τ型两种[2]。在网络匹配过程中，需要对两种类型的匹配网络总阻抗进行计算，根据取值范围分析，确定中波天线阻抗匹配网络的具体类型。

图1 阻抗匹配网络结构

正τ型阻抗匹配网络的总阻抗R0公式表示为：

式中：jX1为Q1处的阻抗，jX2Q2处的阻抗，jXa+Ra为天线阻抗。

将式（1）中的虚部设为0，可以求出X1，X2的表达式：

倒τ型阻抗匹配网络总阻抗R0公式表示为：

将式（4）中的虚部设为0，可以求出X1，X2的表达公式：

通过公式推导计算，得出确定中波天线阻抗匹配网络的具体类型的范围，即R0>Ra时，应采用正τ型阻抗匹配网络；
反之，采取倒τ型阻抗匹配网络。

1.2 抗干扰网络原理

除上述阻抗匹配网络外，中波天线调配网络还有抗干扰网络，目的在于有效控制邻频干扰问题。为将干扰信号控制在中波发射机允许范围内，需要通过LC串联谐振、并联谐振网络方式进行解决。LC并联谐振网络能够呈现出高阻抗的特性，通常应用于互相阻塞共塔频率；
LC串联谐振网络能够呈现出较低阻抗的特性，通常应用于吸收来源于天线耦合的干扰信号[3]。在具体应用实践中，为避免LC串联谐振网络的回路造成中波发射机发射信号的减弱，通常以并联加串联的复合网络结构，对中波发射机干扰信号进行过滤和消除，在保证中波发射机信号有效输出的基础上，避免对阻抗匹配产生不利影响。

针对单频单塔天线调配网络，只需改变阻抗匹配电路即可实现调配网络改造。若有其他发射频率变化，技术人员可以根据实际信号干扰情况，决定具体的网络改频方案。

在阻抗匹配网络改频过程中，当中波发射机的工作频率突然改变时，天线呈现出的阻抗会随之而改变。此时，原有的阻抗匹配网络对于改变后的阻抗呈现出阻抗失谐状态，进而导致发射机无法正常工作。针对此情况，技术人员应根据改变后的工作频率及阻抗情况，重新设计阻抗匹配网络，确保中波发射机输出的阻抗为50 Ω[4]。针对多频共塔阻抗匹配网络的改造设计，技术人员应明确发射机工作频率改变会引起天线阻抗、阻塞网络等效阻抗的改变，在匹配网络时，需要针对其总阻抗进行分析。

在吸收网络改频过程中，技术人员可以结合前文所述的并联加串联复合谐振网络内容，对并联网络电感值、并联谐振频率进行调整，并通过串联部分的电感值调整，提升干扰信号过滤与消除的效果。

本节以某中波天线调配网络改频项目为例，详细阐述改频设计过程和调试过程。

原有的发射天线为拉线自立铁塔。原有中波天线调配网络中设置了两组并联谐振阻塞网络，结构如图2所示，目的在于有效阻塞共塔的干扰信号。同时，该网络能够提供两组复合串联吸收回路，能够对耦合干扰信号进行有效过滤和消除。

图2 阻塞网络简图

目前，因频率改变需要，需对原有发射天线调配网络进行改频处理。由于共塔频率调整，因此技术人员应对原有阻塞、匹配、吸收电路进行调整。以原有的531 kHz改为756 kHz为例，阻抗电桥测得发射天线在756 kHz天线阻抗值为50+j68，干扰频率为531 kHz，改频计算流程大致如下。

（1）通过并联谐振公式，计算得出并联阻塞网络改频电感。

（2）改造后的并联网络对处于失谐状态。为提升中波天线调频网络的防雷性能，在阻抗匹配电路过程中，串接一个电容。结合实际阻抗情况，在阻抗匹配网络设计中，选择倒τ型阻抗匹配网络。将相关数据代入τ型阻抗匹配网络阻抗计算公式，可以得出横臂阻抗、竖臂阻抗，确定横臂电感、竖臂电容。

（3）吸收网络改频设计过程中，以电容不变为前提，可以计算得出改频电感；
通过计算得出干扰频率的阻抗。

为保证中波天线调配网络改频的有效性，需要对改频后的网络进行调试。首先，技术人员对串并联吸收网络、阻塞网络进行调试，之后对阻抗匹配网络进行调试，在检验改频后网络运行的有效性的基础上，避免调试顺序错误对阻抗匹配的精准性产生影响。并联谐振网络调试过程中，技术人员可以通过信号发生器调试电感，当谐振信号发生器返回信号处于峰值，即表明网络已经调准[5]。在复合串联谐振网络调试过程中，技术人员可以先调节并联谐振点所处的发射机频率，再将其调整到干扰频率过滤与清除节点上。阻抗匹配电路调试过程中，技术人员可以使用数字导纳电桥进行调试，当电桥读数的实部接近50 Ω、虚部接近0时，即表明电路调试工作完成。通过上述改频设计及调试，改频后的中波天线调配网络达到了预期效果。

中波天线调配网络是保障中波发射机信号有效发射、降低邻频干扰的网络。因此，保障中波天线调配网络有效运行，对保证信号传输的稳定性、时效性具有积极作用。本文以实践应用为视角，分析中波天线调配网络的阻抗匹配网络原理、抗干扰网络原理，阐述中波天线调配网络的改频原理。基于此，以实验案例分析为切入点，列示出将原有531 kHz改为756 kHz的改频设计过程和调试方法。经过实验运行，改频后的中波天线调配网络运行稳定，抗干扰性强，有效满足了改频设计要求。