低频低塔环境下中波三频共塔技术研究应用

颜大健

（山西省新闻出版广电局中波台管理中心）

【摘要】本文对山西省忻州中波台三频分馈共塔网络的实现进行了介绍，针对540kHz频率在76米拉线塔上，天调网络在单频工作状态也有可能不太稳定的情况下，通过设计天调网络来满足运行要求，实现了低频低塔三频共塔播出。【关键词】中波天线 共塔播出 天调网络 阻塞网络

0 引言

近年来，各级广播电台纷纷创办系列广播节目，作为传播载体之一，中波广播覆盖越来越受到各级领导的重视。由于受场地与资金等因素的限制，就必须将原来的单一频率匹配的天调网络，换成多频共塔网络。这样，可为国家节约大量购置铁塔天线以及铺设地网的资金，同时也成倍的减少了天线塔区的土地占用，实现了增加节目套数的目的。目前多频分馈共塔网络在我国中波台中已得到广泛的应用，收到了非常好的效果。但对低频（540千赫）低塔（76米）实现三频共塔播出，目前还没有非常成熟的案例。本文试图从我们已经成功完成的案例里，介绍在低频低塔环境下同样可以实现三频共塔播出。

1 三个共塔频率的具体数据及元件作用

1.1 三个共塔频率的具体数据山西忻州台三频分馈共塔网络原理图见图1。

图1 山西忻州台三频分馈共塔网络原理图

频率f1：540kHz功率：1kW馈线阻抗：75Ω天线的输入阻抗：13.5－j201频率f2：1008kHz功率：10kW馈线阻抗：50Ω天线的输入阻抗：81＋j103频率3：1269kHz功率：10kW馈线阻抗：50Ω天线的输入阻抗：279＋j302天线：76米拉线塔1.2 电感电容在网络中的作用从F1:(540kHz/1kW)端看过去,L4C4L5C5组成Τ型匹配网络,实现馈线75Ω与天线匹配.L2C2;L3C3组成两个并联谐振回路,分别谐振在1269kHz1008kHz上,达到阻塞1008kHz与1269kHz不干扰540kHz发射机的目的；从F2:(1008kHz/10kW)端看过去,L8C8L7C7组成Τ型匹配网络,实现馈线50Ω与天线匹配.L6C6组成并联谐振回路,谐振在1269kHz上,达到阻塞1269kHz不干扰1008kHz发射机的目的；从F3:(1269kHz/10kW)端看过去,L12C12L11L10组成Τ型匹配网络,实现馈线50Ω与天线匹配.L9C9组成并联谐振回路,谐振在1008kHz上,达到阻塞1008kHz不干扰1269kHz发射机的目的;L1C1并联谐振回路谐振在540kHz上，达到阻塞540kHz不干扰1269kHz1008kHz两部发射机的目的；L0C0组成并联谐振回路,谐振在1008kHz上,1008kHz信号在此处对地呈开路状，1269kHz信号在此处对地呈容抗。天线通过L1L0到地和L1L9L10L11到地，形成两条μH级电感防雷泄放通路；金属放电球E和石墨放电球接地端的引线外套接20-40只高频磁环，用于雷电侵袭时，在放电球放电的同时，产生反电动势以减弱雷电对机器的影响，从而起到保护机器作用。

2 三个频率共塔发射所面临的困难

2.1 低频低塔发射时存在的不利因素76米拉线塔在低频端（尤其540kHz），难以实现网络的边带匹配，即使采用最简单的匹配网络，边带(±10kHz)驻波比(VSWR)也在1.5左右，有时会更大一些，即使是单频天调网络，工作状态也有可能不太稳定。这就给网络设计带来一定的困难。2.2 实现三频共塔存在的不利因素由于540kHz/1kW在76米拉线塔(低天线)上发射,存在的边带驻波大的问题,因此在该网络上每增加一个器件都有可能再一次减小带宽。因此在540kHz一侧网络上，加阻塞1008kHz网络及阻塞1269kHz网络也将面临减小带宽的危险。从而导致机器状态的不稳定。而且540kHz机的功率为1kW，而1008kHz机与1269kHz机的功率又均为10kW，功率相差10倍，由于这些不利因素的存在，给网络设计提出了较高的要求。2.3 频率间隔小共塔存在不利因素1008kHz/10kW及1269kHz/10kW频率间隔仅为261kHz，频率比f1/f2(f1为低频率,f2为高频率)为0.7943，一般来讲，在f1/f2为0.5左右较为理想，因为当两个共塔频率间隔较近，而且机器功率又较大时，阻塞网络的视在功率也较大，元器件容易发热，这也是不利因素之一，另外当两个共塔频率间隔较近时，彼此的阻塞网络很可能影响通频带的宽度。也容易造成边带驻波大，从而影响机器的稳定性。

3 网络设计总体思路

面对540kHz（低频率）在76米拉线塔（低塔）上发射的不利因素，在网络设计上，力求简单、少用器件，尽可能将匹配网络设计成，宽带低通滤波形式。并将可能影响带宽的防雷电路放到阻塞540kHz网络之后，这样防雷电感L1+L0的加入就对540kHz一侧的网络基本没有影响了。面对f1-540kHz（低频率）在76米拉线塔（低塔）上，并与f2—1008kHz/10kW及f3-1269kHz/10kW实现三频共塔存在的不利因素，在设计540kHz分支网络中的阻塞1008kHz网络与阻塞1269kHz网络时，在满足足够的衰减量的前提下，适当加大阻塞网络的电容，并适当减小阻塞网络的电感，使L2C2并联谐振于1008kHz（j2πf2L2＝－1/j2πf2C2），使L3C3并联谐振于1269kHz（j2πf3L3＝－1/j2πf3C3），在540kHz分支网络中，阻塞1008kHz网络的电容采用的是3000Pf，阻塞1269kHz网络的电容采用的是2000Pf；（通常情况下，阻塞网络的电容在1000pf～1500pf）。尽量减小对540kHz通带宽度的影响，从而保证540kHz系统的稳定。实际上，当阻塞网络的电容值加大与电感值降低时，该阻塞网络对阻塞频率的衰减量也随之减小，而540kHz一侧的匹配网络采用了低通滤波形式，这对1008kHz与1269kHz又起到了进一步的衰减作用，客观上，又对以上阻塞网络电容与电感数值的改变导致的对1008kHz与1269kHz衰减量的减小起到了补偿作用。经过以上的特殊处理，540kHz一侧的网络，对1008kHz衰减量可达近60dB，对1269kHz的衰减量可达近70dB。真正实现了1008kHz与1269kHz不干扰540kHz发射机的目的。面对1008kHz/10kW与1269kHz/10kW频率间隔小实现共塔存在的不利因素,在设计三频共塔的1008kHz/10kW及1269kHz/10kW的分支网络的阻塞网络中,在满足足够的衰减量（既1008kHz与1269kHz均正常工作并互不影响）的前提下，也仍然是将两个阻塞网络的电容值适当加大、电感值适当减小使其既阻塞而又不影响通带的宽度。在1008kHz一侧网络中，阻塞1269kHz网络的电容C6采用了3000pf，而通常选为1000pf左右；而在1269kHz一侧网络中，阻塞1008kHz网络的电容C9也采用了3000pf，而通常选为1200pf左右；同540kHz匹配网络同理,为进一步增加相互之间的隔离度，1008kHz与1269kHz的匹配网络分别采用了低通（1008kHz一侧网络采用）与高通（1269kHz一侧网络采用）两种匹配网络，经过以上处理后，无论是1008kHz分支网络的阻塞1269kHz的网络，还是1269kHz分支网络的阻塞1008kHz的网络分别对1008kHz与1269kHz之间相互的衰减均有所增加，达到了既保证通频带宽度，而且又互不串扰的目地。在10kW以上大功率的多频共塔网络中，防雷网络、阻塞网络、预调网络等，在共塔频率相接近时，尤其是公共点的电压相对较高时元器件电感电容上的视在功率相对较大,因此，在元器件的选择上,要留有充分的余量,电感的线径要粗一些，通常按线径周长1毫米通过1安培高频电流来选择电感的导线。电容的无功功率较大时可以根据具体情况用多个电容器通过串并联的方法等效一个电容使用，同时在元器件放置上要留有足够的空间,并且对于具有大电流高电压的电感尽可能的拉开距离，并相互垂直放置，避免由于器件之间产生互感而造成机器及网络运行状态的不稳定。

4 结束语

到目前为止，山西忻州台76米拉线铁塔天线上发射的540kHz/1kW、1008kHz/10kW、1269kHz/10kW、三部机器及三频共塔网络，工作状态良好，运行稳定，互不串扰的优质播出，实现了满功率、满调制度的同时又增加了一套节目，改变了过去十年来该天线发送两个1269kHz/10kW、540kHz1kW的节目，而且机器与网络的状态一直不太稳定的局面。实践证明，三频分馈共塔网络是一种既经济，又实用的网络设备，在中波广播发送设备中的应用前景十分广阔。 参考文献［１］李孝勖等.广播电视技术手册第7分册天线[M].国防工业出版社; 1995［２］陈晓卫等.全固态中波广播发射机使用与维护[M].北京：中国广播电视出版社; 2002 编辑：中国新闻技术工作者联合会