单T对称网络和双T对称网络在中波天线中的应用

摘 要

本文从中波发射天线移相网络原理着手，结合实际工作中的维护和调试进行分析和计算，阐述中波发射发射天线移相网络的应用和维护方法。

【关键词】八塔强定向天线 移相网络 功分器 天线调配室 等相位线

1 前言

我台维护的两部中波广播发射机是美国Harris公司生产的DX-600kW水冷式数字调幅中波发射机，天线为两幅八塔强定向天线，每副天线拥有三个方向，可以对不同的服务区进行广播。天线对不同方向广播是通过功分器（功率分配器）和在天线调配室内对功分器过来的信号进行移相，使到达天线的射频信号功率相等，相位不同，达到控制天线辐射的电磁场到达计算等相位线的时间实现天线辐射场强叠加，从而实现天线方向的改变。我们维护的两幅天线刚好一副是用单T对称网络，另一幅是双T对称网络来实现发射天线方向的改变。

2 八塔强定向天线的组成

八塔强定向天线主要由塔桅、塔杆、天线调配室（内有匹配网络、移相网络等）和馈线等组成，其方框图如图1所示。

方框图介绍：发射机过来是通过75Ω馈线送到主调配室，主调配室通过匹配网络将阻抗转换成37.5Ω，然后通过功分器与两个75Ω分馈线相连，75Ω分馈线通过功分器与两个150Ω支馈线相连；每个150Ω支馈线将射频信号送到发射塔调配室。主调配室内匹配网络用Г网络实现，并采用高通网络，防止雷电对发射机的影响；主调室内的移相网络是在左偏和右偏时分别对对用的两个调配室进行2Δ的移相；4个发射塔调配室内的移相网络是移相一个Δ；发射塔调配室匹配网络用Г网络实现，并采用低通网络，提高发射机的频响；反射塔的匹配网络是为了让发射塔的正前方场强最大。

3 八塔强定向中波天线移向网络的计算和原理

八塔强定向天线移向网络均采用T对称网络，有的采用单T对称网络完成，有的采用双T对称网络完成。T对称网络最大的特点是输入输出阻抗ZOT相等计算方便。在天线调试中方便快捷。单T对称网络电路如图2所示：

图2：单T对称网络

由于设计时就考虑了其特性阻抗和移相角θ，如发射机输出频率f为1M，需要移相θ=61°，主调室特性阻抗ZOT为75Ω，可以通过计算出电感和电容值如下：其计算公式如公式（1）：

ZL=j=j=j44.178Ω （1）

L1=L2===7.031μH （2）

ZC=-j=-j=-j85.751Ω （3）

C1=-==1856pF （4）

双T对称网络电路如图3所示：

图3：双T对称网络

采用双T网络后特性阻抗不变，ZOT=75Ω，移相角θ为30.5°，可以通过下列计算公式计算出网络元器件：

ZL=j=j=j20.447Ω （5）

L1=L2===3.254μH （6）

ZC=-j =-j=-j147.772Ω （7）

C1=-==1077pF （8）

通过计算可以看出在当下的真空器件工艺下，单T对称网络和双T对称网络都可以实现，而由于电容量大、电流大的真空电容价格高，可以采用两只电容并联的方法实现网络，已达到降低成本的目的。

4 八塔强定向中波天线移向网络的仿真和调试

单T对称网络仿真如图4，测试单T对称网络的传输特性如图5：

双T对称网络仿真如图6，测试双T对称网络的传输特性如图7：

通过仿真可以发现单T对称网络和双T对称网络的传输特性基本相同，传输移向角分别是60.999°和60.996°，传输基本能够达到不衰减1，但是在调试中存在很大的差别。

单T对称网络调整时可以将电容安放在电感中间，先将电容调整到位，然后同时调整两侧电感的短路线（由于电感存在自耦和互耦，所以单独测量电感时测量数据会有偏差），使其传输特性为1，移相角为测量值。

双T网络的调整比较复杂，四个电感和短路电感之间的自耦和互耦存在可变性，先将电容调整到计算值，然后将电容固定在电感的两侧1/4处，做3个短路卡子，分别短路电感两侧到电感使用位置，中间的短路电感中间的到两侧使用位置，通过同时调整4个固定卡子，使网络分析仪显示传输特性接近1，移向角接近计算值。

在我国真空器件国产化后，大电流、高电压、大容值的真空电容已经基本达到进口的标准，所以单T对称网络将逐步代替双T对称网络，使我们的调试和维护更加方便。

5 维护方法

T对称网络在整个天线播出中分量比较重，不仅担负着传输传输任务，还是对服务区的定向作用，所以T对称网络的维护很重要。定期测试移向网络是保证其工作服务区的重点；其次是元器件的维护，确保其工作稳定：电感的短路卡子要进行紧固和防过流处理，真空电容要定期进行清洁和打压试验，发现泄漏电流增大，或者温度异常增高时应及时更换，防止电容漏气或者极板之间变形引起电容的放电。

参考文献

[1]张学田.广播电视技术手册[M].新闻出版广电总局出版，2005.

[2]李天德.广播电视发送与传输维护手册[M].新闻出版广电总局出版，2006.

[3]张学田.中短波天线维护手册[M].新闻出版广电总局无线局出版，2005.

作者单位

国家新闻出版广电总局501台 云南省昆明市 650000