（廣西廣播電視技術(shù)中心南寧分中心）

一、引言

隨著中波臺(tái)土地面積的日益減小，中波多頻共塔發(fā)射已成為中波臺(tái)的發(fā)展趨勢(shì)。在中波多頻共塔的天調(diào)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，阻塞網(wǎng)絡(luò)是很重要的一環(huán)。設(shè)計(jì)阻塞網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，需要根據(jù)天線(xiàn)的輸入阻抗和發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率計(jì)算出阻塞網(wǎng)絡(luò)在不同電容、電感值下的電壓、電流等參數(shù)。共塔的頻率越多，需要的阻塞網(wǎng)絡(luò)也就越多，每修改一次阻塞網(wǎng)絡(luò)的電容、電感值，這些參數(shù)都需要重新進(jìn)行計(jì)算。手工計(jì)算不但繁瑣而且不容易得到精確的結(jié)果，往往都是憑經(jīng)驗(yàn)選擇電容、電感值。因此，本文介紹一種利用EXCEL的公式功能編寫(xiě)的一套能自動(dòng)計(jì)算阻塞網(wǎng)絡(luò)各參數(shù)、并給予設(shè)計(jì)者相應(yīng)指導(dǎo)的阻塞網(wǎng)絡(luò)計(jì)算工具。

二、阻塞網(wǎng)絡(luò)的組成和作用

如圖1所示，阻塞網(wǎng)絡(luò)是由電感和電容兩個(gè)元件組成的并聯(lián)諧振電路。并聯(lián)諧振電路諧振于它機(jī)頻率（f0），作用是阻止它機(jī)頻率（f0）進(jìn)入本機(jī)頻率（f）的支路。

電容和電感組成并聯(lián)諧振電路，電容值確定后，電感值就可以根據(jù)公式計(jì)算出來(lái)。由于電容的可調(diào)性不及電感，因此在做阻塞網(wǎng)絡(luò)時(shí)，應(yīng)以確定電容值為主。

如圖1所示，在共塔發(fā)射的時(shí)候，本機(jī)會(huì)在自己的支路上產(chǎn)生流過(guò)阻塞網(wǎng)絡(luò)的電流I，它機(jī)也會(huì)在阻止它通過(guò)的阻塞網(wǎng)絡(luò)上的施加電壓E0，在I和E0的共同作用下，阻塞網(wǎng)絡(luò)的電感和電容上都存在較大的電流和電壓。選擇不同的電容值，加在電容和電感兩端的電壓和分別流過(guò)它們的電流就會(huì)不同，產(chǎn)生的視在功率也會(huì)不同。因此設(shè)計(jì)阻塞網(wǎng)絡(luò)就是要選擇一個(gè)合適的電容值，它既能滿(mǎn)足阻止它機(jī)頻率進(jìn)入本機(jī)支路，又能使整個(gè)電路的視在功率盡可能小，電容和電感上的電壓、電流能夠在他們的可承受范圍之內(nèi)，對(duì)本頻的負(fù)面影響盡可能小。這些都需要在確定電容值后進(jìn)行計(jì)算，是一個(gè)需要不斷嘗試、計(jì)算的過(guò)程。

圖1

三、工具介紹及操作步驟

該工具的百度網(wǎng)盤(pán)永久鏈接如下，需要請(qǐng)自行下載。

如圖2所示，該工具的頁(yè)面分為三個(gè)部分，從左到右依次是“讀數(shù)區(qū)”（A 區(qū)）、“操作區(qū)”（B 區(qū)）和“指導(dǎo)區(qū)”（C區(qū)）。操作區(qū)用于輸入相關(guān)數(shù)據(jù)；指導(dǎo)區(qū)根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)給出相應(yīng)的指導(dǎo)；讀數(shù)區(qū)可實(shí)時(shí)讀取需要的參數(shù)。

工具使用的時(shí)候遵循以下操作步驟：第一步在操作區(qū)輸入數(shù)據(jù)，第二步在指導(dǎo)區(qū)查看指導(dǎo)信息，第三步根據(jù)指導(dǎo)信息在操作區(qū)修改電容值，第四步在讀數(shù)區(qū)查看需要讀取的參數(shù)。每修改一次電容值，都需要重復(fù)第二到第四步操作，直到電容值能夠滿(mǎn)足需要。

圖2

如果需要查看該工具的計(jì)算公式，可以在名為“后臺(tái)計(jì)算”的分表格中進(jìn)行查看，公式均有明文標(biāo)注。

四、實(shí)際應(yīng)用

廣西101臺(tái)的639KHz和1305kHz使用48米中波小天線(xiàn)進(jìn)行雙頻共塔發(fā)射，在重新設(shè)計(jì)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，使用本工具設(shè)計(jì)阻塞網(wǎng)絡(luò)可以提高設(shè)計(jì)效率。經(jīng)測(cè)量，雙頻共塔網(wǎng)絡(luò)的分支點(diǎn)處639kHz和1305kHz的天線(xiàn)輸入阻抗分別為26-j167和54.2+j64.5，兩頻率的發(fā)射功率均為10kw。以1305kHz支路上阻塞639kHz的阻塞網(wǎng)絡(luò)為例，使用該工具的操作如下。

圖3

（一）輸入基本數(shù)據(jù)

如圖3所示，在工具頁(yè)面的“操作區(qū)”中輸入兩個(gè)頻率的天線(xiàn)輸入阻抗，以1305kHz作為本頻（本機(jī)頻率），639kHz作為阻頻（它機(jī)頻率），頻率的上、下邊頻設(shè)定為±10kHz，電容大小先輸入1500Ω。從圖上的電路簡(jiǎn)圖中可以直觀的看到阻塞網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的電容、電感值和兩個(gè)方向的頻率信號(hào)。

（二）查看指導(dǎo)信息

工具的右側(cè)提供了實(shí)時(shí)的指導(dǎo)信息，如圖4所示，在指導(dǎo)信息中給出了三個(gè)指導(dǎo)：1、該阻塞網(wǎng)絡(luò)理論上最小的視在功率峰值為24.62kVar，要取到這個(gè)值，就要用2948.45pF的電容。對(duì)阻頻639kHz來(lái)說(shuō)，這個(gè)電容值是不可能取到的，因?yàn)殡娙葸^(guò)大會(huì)造成阻塞網(wǎng)絡(luò)對(duì)阻頻邊頻的阻值達(dá)不到5000歐，造成頻率泄漏，影響網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定。2、根據(jù)廣電部編制的天線(xiàn)技術(shù)手冊(cè)中推薦數(shù)據(jù)，對(duì)于800kHz以下的頻率，電容值取1500pF以下能夠獲得較小的視在功率。3、測(cè)算最大可調(diào)電容值為1550pF，曲線(xiàn)圖以橫坐標(biāo)表示電容值，縱坐標(biāo)表示視在功率，橫坐標(biāo)以50pF為最小刻度，可以看到電容值越大，阻塞網(wǎng)絡(luò)的視在功率越小，圖中標(biāo)記有最小視在功率的位置和當(dāng)前位置，可供直觀參考。

根據(jù)指導(dǎo)信息可知，我們?cè)谡{(diào)整電容值的時(shí)候，根據(jù)需要讓電容盡可能地靠近1550pF，這使得阻塞網(wǎng)絡(luò)的視在功率能盡可能的小。

圖4

（三）修改電容值，查看參數(shù)信息

如圖5所示，在操作區(qū)中將電容值修改為1250pF，此時(shí)工具會(huì)實(shí)時(shí)地計(jì)算出我們需要的每個(gè)參數(shù)：

1.阻塞網(wǎng)絡(luò)的電容值為1250pF時(shí)，電感值為49.63uH。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的視在功率峰值是34.25kVar（標(biāo)值功率的2倍），在本頻支路上相當(dāng)于串聯(lián)了一個(gè)950.3pF的電容，對(duì)本頻輸入阻抗的影響是虛部減小了128.34 Ω。

2.阻塞網(wǎng)絡(luò)對(duì)阻頻639kHz的上、下邊頻（649kHz和629kHz）的電抗都超過(guò)了5000 Ω，阻塞效果合格。

3.電容上的電壓峰值為3.86kV（標(biāo)值電壓的2.83倍），電流峰值為22.2A（標(biāo)值電流的1.23倍），視在功率峰值為26.03kVar（標(biāo)值功率的2倍），可以選擇電參數(shù)適合的電容進(jìn)行組合。電流值與電容值成正比，電壓值與電容值成反比。

4.電感上的電壓峰值為3.86kV（標(biāo)壓的2.83倍），電流峰值為6.14A（標(biāo)值電流的1.23倍），視在功率峰值為8.23kVar（標(biāo)值功率的2倍），可以選擇3.07mm線(xiàn)徑的電感線(xiàn)圈。電流值與電容值成正比，電壓值與電容值成反比。

圖5

圖6

5.本頻在b點(diǎn)的輸入阻抗從a點(diǎn)的54.2+j64.5變成了54.2-j63.84。

6.本頻的上下邊頻（1315kHz和1295kHz）的虛部變化分別是-126.75 Ω和-129.96 Ω。

因此電容取1250pF時(shí)，能夠滿(mǎn)足我臺(tái)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)要求（已有元件可以承受、阻抗變換負(fù)面影響小等）。

（四）使用“倒置”功能

多頻共塔的阻塞網(wǎng)絡(luò)往往都是成對(duì)出現(xiàn)，比如雙頻共塔的兩條支路分別要阻塞對(duì)方的頻率。因此在做完“本頻1305kHz/阻頻639kHz”的阻塞網(wǎng)絡(luò)后，我們就可以做本頻“639kHz /阻頻1305kHz”的阻塞網(wǎng)絡(luò)了。此時(shí)使用工具的“倒置”功能，可以快速的進(jìn)行設(shè)計(jì)，不需要再重新輸入基本數(shù)據(jù)。

如圖6所示，在“操作區(qū)”的頻率倒置那下拉選擇“倒置”（原來(lái)為“默認(rèn)”），此時(shí)639kHz和1305kHz互相交換身份，639kHz作為本頻、1305kHz作為阻頻，可以從電路簡(jiǎn)圖中看到兩個(gè)頻率的方向已發(fā)生改變。重復(fù)之前的步驟設(shè)計(jì)該阻塞網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過(guò)不斷修改電容值，此時(shí)電容取1500pF時(shí)可滿(mǎn)足本臺(tái)的設(shè)計(jì)要求。

五、總結(jié)

對(duì)于多頻共塔網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，阻塞網(wǎng)絡(luò)都是成對(duì)出現(xiàn)，頻率越多阻塞網(wǎng)絡(luò)也就越多，使用本工具進(jìn)行設(shè)計(jì)，一次可以完成一對(duì)阻塞網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，這極大提高了阻塞網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)效率。而對(duì)于經(jīng)驗(yàn)欠缺的設(shè)計(jì)者而言，工具的指導(dǎo)功能也降低了設(shè)計(jì)的門(mén)檻，為設(shè)計(jì)者節(jié)約了大量時(shí)間，也讓計(jì)算更加精確。