气温变化引起中波调配网络失谐的原因探讨

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摘要：【摘要】中波频率范围是535KHz～1605KHz，频率间隔为9KHz，对于一个同时有多个发射频率的发射台来说，临频干扰会影响发射机正常工作，引起驻波比升高，严重时烧坏元器件。本文通过对元器件的实验测量、理论分析与数据计算找到影响匹配网络失谐的原因，并给出

　　【摘要】中波频率范围是535KHz～1605KHz，频率间隔为9KHz，对于一个同时有多个发射频率的发射台来说，临频干扰会影响发射机正常工作，引起驻波比升高，严重时烧坏元器件。本文通过对元器件的实验测量、理论分析与数据计算找到影响匹配网络失谐的原因，并给出切实可行的解决办法。

　　【关键字】串联谐振 ;并联谐振;陷波电路 ;谐振频率 ;网络分析

　　现代发射机末级多采用全固态功放模块，抗过载能力差，为保护发射机正常工作，调配网络都设计有多级抑制临频干扰的陷波电路，同时发射机本身检测电路对驻波电压有自动检测和自动保护功能。中波调配网络位于中波天线馈点与中波馈线之间，主要任务是将天线输入阻抗变换到与馈线特性阻抗相匹配，以达到最佳传输效果，同时要完成对临频的抑制作用。徐州中波台有8个频点，相邻频点间的最小间隔为62KHz，在四季温差变化时，部分发射机的天线驻波比会增大，严重时发射机自动保护关机，造成停播，一般采用改变临频陷波频率(调节对临频陷波电路电感大小，如图1中L2)的应急办法解决，有些频率年调节次数在4-5次以上，影响播出安全。因此，找出气温变化时调配网络失谐的根本原因尤为必要。

　　1. 原理分析与单个元器件的测试

　　一般调配网络中的陷波网络可以等效成串联谐振电路，如下图1：

　　要求LC串联震荡电路谐振在陷波频率上，此时临频干扰被完全吸收。既然通过改变陷波回路中电感大小的方法能解决发射机驻波比超限问题，说明引起网络失谐原因是电感或电容发生了温漂。

　　(1)本台各个频点的陷波网络都是采用RX7介质的陶瓷电容，通过查找相关资料该种电容的参数为：XR7介质电容电气性能较稳定，随时间、温度、电压的变化，其特性变化不明显，适用于要求较高的隔直、耦合、旁路、滤波电路以及可靠性要求较高的中高频电路的特性：

　　通过上述参数，我们不难看出，该种电容的温漂系数为，环境温度每变化10℃，电容容量变化大约1%左右。我台每年环境气温变化范围大约在-12℃～38℃，温差大概50℃，因此电容容量变化大概为5%左右。

　　(2)本台匹配网络均采用铜质电感，其含铜量为99.4%;铜质电温漂是非线性，而且受温度变化不大。

　　下面我们通过实际测试的方法，验证上述推论。

　　实验环境：室温16℃

　　实验器材：电容(约2200Pf)、电感、网络分析仪(PNA32628D)、电冰箱、测温枪

　　实验频率：1359KHz

　　实验步骤如下：

　　第一，常温下测电容容抗为：1.7-49.2jΩ(如图2所示)，电感表面温度约为10℃，通过计算得出此时的电容容量约为：2380Pf;

　　第二，将电感放入冰箱内冷冻30分钟，取出电感测得此时的电容容抗为：1.9-48.4jΩ(如图3所示)，其表面温度约为-6℃，通过计算得出此时的电容容量约为2419Pf。

　　两次测出的电容容量相差39Pf，比原先容抗增加约16.3%，温度下降约为16℃，与我们之前做出的推断完全相符。

　　第三，使用同样的方法测得在常温时候的感抗为28j(如图4所示)，冷冻30分钟后测得感抗为27.6j(如图5所示)。两次测得结果没有太大变化，温度的变化对电感参数影响不大。

　　3. 取我台实际网络进行分析

　　我台采用双频供塔，1359KHz和801KHz两个频率共用一个发射天线。图6为1359KHz的匹配网络，每到季节交替气温波动时，陷1269KHz的吸收网络总需要调整。从以上实验可以得出，由于电容在温度变化时候，参数发生变化，导致限波网络发生偏移。下面将采用模拟气温变化，通过数据计算的方法来验证该结论。

　　图6中陷1269KHz吸收网络，L3、C2并联网络应谐振在1359KHz，串联网络应谐振在1269KHz。假设温度下降20℃，电容容量变化2%，此时C2为2244P，C3为224.4P，电感L3和L4由于变化量较小，忽略不计。

　　3.1 并联谐振电路(L3、C2)分析

　　根据谐振频率计算公式：

　　可以计算出此时C2-L3并联谐振网络的谐振频率1345KHz;该并联谐振网络发生频偏14KHz。该网络对1359KHz信号的阻塞变差。

　　3.2 串联谐振电路的分析

　　并联LC网络对1269KHz的等效阻抗为：

　　可以计算出常温下，LC并联网络对1269KHz的阻抗为286j，陷波电路等效电路图如图7：

　　温度变化后串联谐振频率同样会发生变化，记为：f△;根据串联谐振时的阻抗特性：XL=1/Xc，可以有如下公式：

　　其中，C2=2244P、C3=224.4P、L3=6.24μH、L4=22.85μH，将数值代入上式可以算出f△=1299KHz，频率偏离1269KHz达30KHz。

　　从上述模拟温度变化时，串并联电路都会发生频偏的问题，从而导致并联电路和串联电路选择性都会变差。

　　4. 解决方案

　　目前，各台解决方案有两种，一是每到季节交替，环境温差变化较大时及时调整电感L4，此种方法比较繁琐，也影响安全播出。另外一种方法是通过在各调配房加装空调的办法，该方法大大增加运行费用和维护量。还有就是通过更换更加稳定可靠的电容解决这个问题。我们通过对市场上的多种介质的电容做比对，发现真空电容由于其介质的特异性，受温度影响较小。最终我们采用更换真空电容的办法解决由于温度变化限波网络失谐的问题。我们对上述网络进行改造，将1269KHz陷波电路中的瓷介电容更换为真空电容，通过一年多的持续监测，未发现网络有偏离的现场，彻底解决了网络温漂的现象，保障了安全播出。

　　参考文献

　　[1]《中华人民共和国国家计量检定规程》GGJ183-2017

　　[2]《高頻电子线路》 林春方

　　[3]《矢量分析仪操作手册》 南京普纳科技有限公司

　　[4]《电测与仪表》第52卷16A期

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