高海拔地区大功率中波合成原理及并机网络调整工作频率方法

高 峰  刘 艳

(国家新闻出版广电总局916台)

 

摘要: DX-1200型 1000kW 中波广播机是美国 Harris 公司生产的数字化调制(DM Digital Modulation) 的发射机。具有特殊结构,是专门为高海拔地区设计制造使用的,它是由6部DX200型PB输出功率167kW的中波机并机而成,输出功率达到1000KW,为使发射机能够在高海拔地区稳定工作,发射机的并机网络和低海拔地区的并机网络有不同之处,本文着重介绍工作在高海拔地区的并机网络理论依据和工作的原理,如何合成高功率播出,介绍当PB故障甩开PB时如何实现隔离的工作原理,并根据工程实践在改变DX-1000发射机使用频率时如何调整并机网络的方法和测试。

关键词:高海拔 大功率 中波 合成

 

1  引言

916台维护的大功率DX-1000数字调幅中波广播发射机是美国 Harris 公司专门为高海拔地区设计制造使用的,它是由6部PB200输出功率167kW的中波机并机而成,为使发射机能够在高海拔地区稳定工作,(空气稀薄,环境恶劣),发射机的并机网络和已有的并机网络有不同之处;本文着重介绍并机网络的合成技术。

 

2  DX-1000并机网络工作原理

DX-1000中波发射机采用网络并机,带有浮动阻隔负载的六路900相移并机设备,并应用四分之一波长段原理。在并机工作中有严格的要求,一般要遵循并机三要素:

(1)并机在负载上射频要同相位;

(2)并机在负载上包络要相等(或十分接近);

(3)并机使用的音频要同相。

只有如此并机的已调波才能有效叠加,此外在网络并机中并机的槽路之间要互相隔离,避免互相之间的串扰,以保证人身和设备安全。图1所示DX-1000中波发射机六路合成网络原理图。

DX-1000中波发射机六路合成网络原理-

图1 DX-1000中波发射机六路合成网络原理

2.1 四分之一波长段原理

根据传输线理论,设分布参数的线段阻抗Zin,传输线的特性阻抗为Z0 , 终端阻抗为Zl 所用波长λ,终端至输入点的距离为l  可以用下式表示:

终端至输入点的距离

(1)

当l=λ/4时代入(1)式则(1)式简化为:(1)式简化

2

式(2)呈现反向特性,即:

 反向特性反向特性1

2.2  集总参数网路

根据上述原理,可用一定数据的元件也能构成T或π的90° 网络如图2所示,为π型90° 相移网络,其传输公式为:

图 2

传输公式3

式(3)中y为传输系数,α为衰减系数,β为相移系数。若取无衰减的L,C元件,则α=0,取β=90°;Z1为纯组R1   ZL为纯组R2  则图2中:

图2中(4)

图2中1(5)

若阻抗R1=R2=R  则Z3=jR ,Z1=Z2=-jR

令Zi=0 则图2中2   ,ZL分母为零分母为零

当  Zi= ∞,Z3=jR,Z1=-jR ,Z3、 Z1构成串联谐振ZL=0

综上所述,符合90° 相移网络的特性具有3个特点:

(1)Z1,Z2两者为相等容抗,与Z3电抗相等但为感抗;

(2)电抗值为输入、输出阻抗值乘积的开方;

(3)90° 网络具有反向特性,即Q-Section特性。

 

3  并机网络的串扰与隔离

并机时,六个PB200之间隔离,互不影响,就要计算出两个90度相移网络之间的串扰:设输入阻抗为R,六并机后的输出阻抗为6R, R=40欧姆,90度网络输入为R,每机输出阻抗为6R(240欧姆),综合6个输出电阻相并联,6个输出电阻相并联。(如图3) 当计算A,B之间网络时,另4路网络除将其输出阻抗6R与天线相并外,其他电抗元件不参与网络计算。

图 3

图3

靠进输出电阻的两个电容并联后如下图4:

图 4

图4

把并联换算成串联: 并联换算成串联

所以串联阻抗串联阻抗 , 串联容抗串联容抗:如下图5

图 5

图5

图5中的、和串联三臂构成Y接法,换算成Δ接法后:

换算成Δ接法后

 (6)

根据(6)式得到之间有-6R的电阻,是构成A、B之间的串扰 如图6:

图 6

图6

在A、B之间并联一个6R的电阻就可以消除A、B之间的串扰。A 、B、C、D、E、F  6 机串接成、 、 、 、  、是很难实行按方式变化的要求切换的(N-1,N-2时会打破平衡条件),将其改为6机并接到悬 浮点 Q 点(见图1) ,即==== ==的 方式,称为悬浮 ( 或浮动) 阻隔负载, 可以按要求进行切换。可以消除各PB之间的串扰,实现各PB之间的完全隔离。

 

4  改变工作频率

DX-1200是由6个功率单元,见图1,A、B、C、D、E、F六个PB输入到900相移网络输入阻抗,通过900相移网络转换输出阻抗提高到,再经过6并机,并机后的输出阻抗H点还是R ;根据以上分析的900网络具有反向特性,只要将故障PB输入点接地,相对于该故障PB的合成点就为开路状态,就可以甩开故障PB,不影响发射机正常播出。经过伺服输出π网络将R转换成50Ω通过馈线送至天线。

要实现发射机的改频,关键在于90度相移并机网络的调整,因为改频的其它部分如PB与3并机的调整并无区别,只是工作量不同,但6并机网络与3并机网络相比,不只是简单数量上的改变,按其电路形式,可以做到n并机,但n是会受到一定限制的,原因是实际线路与原理图不会完全一致,实际中线路的分布参量对于每个功率单元不会一致,因此针对每一路都有不同的补偿,改频后也要相应调整,调整单路时同时会对其它各路产生影响,结果不好预计,可能会造成顾此失彼的情况出现,导致找不到调整方向。

根据对集总参数网络分析得出的结论可知:

结论

按照计算出的电感、电容改变量,调整电感L,调整电容,另外可在网络分析仪上,利用网络分析仪的双端口测试方法,测得原来的工作频率,调整电感L和电容C确保隔离度曲线的谐振峰点工作在新频率Fn kHz上,就可以实现变频工作,如下图所示:

变频工作

在工程实践中实测到90度相移网络工作在新频率时的阻抗为,阻隔负载全部调整成如表1所示

表1

名称
阻值 38.38Ω 38.29Ω 38.35Ω 38.29Ω 38.30Ω 38.26Ω

实测六个点对某个频率的相互之间的隔离度的测试,表2所示

表2

型六并机模式 B隔离度dB C隔离度dB D隔离度dB E隔离度dB F隔离度dB
A -49 -46 -59 -51 -59
B   -60 -42 -49 -47
C     -50 -53 -53
D       -46 -47
E         -41

由此可见中波发射机的改频工作成功完成。

 

 

参考文献

[1] 国家广播电压电视总局无线电台管理局DX形大功率中波发射机维护手册,10-2,附录2,郭宝玺

[2] Agilent ENA Training Materials