中波发射论文,中波广播发射的自动化普解决办法有关论文范文参考
冯志方
【摘 要】中波发射属大功率播出，在受到外界干扰时，其天馈系统的特性参数会因加载功率而变化。本文通过对发射系统分块分析，逐一实验，最终确立了影响播出的原因。为中波机房遇到此类问题，提供解决方法和思路。
【关键词】天馈系统；环境影响；发射塔参数；实验
中图分类号： TN934.81 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）04-0207-002
0 引言
2010年天津广播电视台四号机房进行了设备更新。其中747kHz新装M2W50Kw发射机在假负载调试完毕后，于6月28日夜进行天线播出测试。测试期间发射机设定5kw，不加音频开机，发射机显示反射80w、相角58度（发射机保护上限为59度），增大发射功率后发射机出现保护性关机，无法播出情况。文章详实介绍了笔者通过分析和各类测试，找出影响播出原因的过程。
1 分析
针对这个问题，机房对747kHz播出系统进行了系统分析。按功能将系统分为发射机、功率传输、匹配网络、天线及环境四部分。为确定引发问题的原因，决定对系统各部分分块实验和有针对性的设备测试。
747kHz播出系统分为如下几部分：
2 实验
2.1 发射机部分
2.1.1 可能出现的问题
2.1.1.1 发射机定向耦合器测试不准确。
2.1.1.2 发射机控制软件驻波监测部分，当出现驻
反射时不能根据反射情况做出准确判定。
2.1.1.3 同频干扰串入发射机造成发射机保护。
2.1.2 实验情况
2.1.2.1 在天线切换开关与天馈线系统之间接入25kw M2W发射机使用的定向耦合器，通过该定向耦合器，用频谱分析仪测试天馈线系统真实的入射功率和反射功率，以此计算反射系数。由于该定向耦合器位于主用、备用发射机连接天馈线系统的公共通道，可以测试主用、备用发射机开启时的入射、反射功率。实际测试结果，开启主用发射机时，电压反射系数为-14.2 dB；开启备用发射机时，电压反射系数为-14 dB。二者差别可视为测量误差，对应电压驻波比1.47、1.49。测量结果表明：不论应用哪一部发射机，反射电压确实存在，且反射系数相等，从而排除了M2W发射机定向耦合器测试不准确的可能性。
2.1.2.2 发射机接假负载，在发射机输出网络内串入250pF可变电容，人为造成发射机与假负载阻抗不匹配，设定5kw开机后发射机相角46度（原值为45度）、反射功率0w，改变串入电容数值，相角和反射功率也随之发生变化，从而验证了发射机控制软件监测部分可以正常工作。将M2W发射机驻波过大保护功能、负载阻抗相位角偏差过大保护功能，在设置中关闭，强行开机，逐渐加大发射机输出功率，当设置功率为额定最大功率50 KW时，发射机显示的实际输出功率为44 KW。我们将功率设到一个中间值25 KW时，发射机显示的实际输出功率为16 KW，反射功率为600W。计算结果，驻波系数为1.48，与定向耦合器测试结果非常接近。说明发射机本身测量顯示系统正常。为进一步证实，在保持发射机各项设置不变的情况下，将输出网络内串入的250pF可变电容去掉，发射机连接天馈线系统，开机后，发射机实际输出功率（16 KW）与设置功率（25 KW）不一致。而将发射机切换在假负载上，两个功率值非常一致（均为25 KW）。这间接说明在加载功率时，天馈线系统（含天线、网络、馈缆）的输入阻抗发生了变化。
2.1.2.3 经用仪器测量，在发射机出口端测量发射塔接收的747kHz本频干扰为89dBμv，折算为功率值仅为0.02-0.03mw，不足以影响发射机。同时经测量还发现，同发射场区（在2#发射塔）1008kHz的本频干扰还大于747kHz， 1008kHz发射机与747kHz发射机同型号，而1008kHz发射机工作正常未受影响。因此确定同频干扰的串入，不是造成发射机保护的原因。
2.1.3 结果
综合上述实验可排除发射机自身故障的可能。
2.2 馈缆
2.2.1 可能出现的问题
2.2.1.1 馈缆传输特性不好，导致传输功率时出现反射
2.1.2.2 馈缆功率承载性能不好，当大功率传输时出现反射。
2.1.2.3 馈缆长度等效1/4λ使感应的电压过高，从而在馈缆上形成驻波点。
2.2.2 实验情况
2.2.2.1 馈缆经仪器测量室测量，SWR=1.034，符合技术要求。在馈缆与天调网络连接处加入测试节，测量747kHz频点电压反射系数为-14.2 dB；SWR=1.4；在馈缆和发射机连接处测量747kHz反射系数为-14 dB；SWR=1.4，经馈缆传输后对于747kHz的驻波系数没有明显变化，从而证明在馈缆上没有产生驻波，功率可正常传输。
2.2.2.2 明珠发射机现正使用该条馈缆进行20kw的播出，播出期间没有发现馈缆有发热等绝缘不好的情况。而使用M2W发射机时，功率输出进设定为5kw，发射机即出现报警，可排除馈缆功率承载性能不好的可能性。
2.2.2.3 将馈缆外皮连接铜带后进行了接地，使馈缆多点接地，消除馈缆上的感应电压。再开机时，发射机依然报警，从而排除了因馈缆上的感应电压造成发射机报警的可能性。
2.2.3 结果
综合上述几个实验结果，可排除因馈缆导致发射机不能正常工作的可能性。
2.3 天线匹配网络
2.3.1 可能出现的问题
2.3.1.1 网络特性阻抗调整至标准50欧姆后，经馈缆传输后，阻抗偏离50欧姆，造成与发射机输出阻抗不匹配，从而造成发射机工作不正常。
2.3.1.2 网络中使用的可调电容，根据电容功率承载计算公式I=2πF*C*U，在电容量使用较小时，当有大电流通过时，电容两端压降将超出可承载最大电压，致使可调电容无法正常工作，从而导致网络在大功率下无法与发射机匹配。
2.3.1.3 747kHz网络使用的元件与场区空间中某个频率形成谐振，并将该功率信号串入发射机，造成发射机无法正常工作。
2.3.2 实验情况
2.3.2.1 断开发射机输出网络与馈缆的连接，在馈缆入口端测量网路特性阻抗（将馈缆对网络阻抗的影响计入测量中），经测试该点阻抗为50+j0.5（接假负载时该点测量值为50+j0.2）；SWR=1.02；网络带宽为34MHz（SWR=1.2），完全符合使用要求，但开启M2W发射机时，发射机报警自保。由此排除了网络经馈缆传输后造成阻抗变化，并影响发射机的可能。
2.3.2.2 使用固定真空电容替代原使用的可调真空电容并对将网络特性阻抗调整为50Ω，后开启M2W发射机依然无法正常工作，由此排除可调电容对发射机的影响。
2.3.2.3 为避免场区内原干扰频率在网络上形成谐振，变更网络各元件参数，对网络重新进行调整后，开启发射机依然无法正常播出，从而排除了网络元件与场区中某频率形成谐振影响发射机的可能。
2.3.3 结果
综上几个实验结果，可排除因天线匹配网络引起发射机不能正常工作的可能性。
2.4 天线及周边环境
2.4.1 可能出现的问题
2.4.1.1 由于所用5#天线接收的747kHz同频干扰过大，经网络串入发射机后，造成发射机因反射功率过大而保护。
2.4.1.2 所用5#发射塔受周边高大建筑物反射辐射功率影响，功率加载前后特性参数发生变化，造成天线匹配网络与发射塔不匹配从而影响发射机工作。
2.4.2 实验情况
2.4.2.1 同频干扰实验已在判别发射机引发故障环节中进行，根据测试结果可排除天线接收的747kHz同频干扰过大而造成发射机不能开机的可能性。
2.4.2.2 在其它发射塔（1#发射塔）搭建网络，使用747kHz M2W发射机进行播出实验，功率设定为8kw时发射机开机，显示输出功率7.7kw，相角47度，反射功率10w，发射机已可正常工作。由此推测747kHz M2W发射机无法工作为5#塔周边环境影响。
2.4.3 结果
通過多项试验和分析，导致发射机无法工作的原因为，发射塔输入阻抗在加载功率和仪器测试两种状态下不同。
5#天线（高度76m）处于附近建筑物两面包围之中，偏北侧楼群总长度185m，高度约60m；偏东侧楼群总长度190m，高度约60m；最近距离仅为50m左右，并且高度约60m。从天线辐射出去的电磁波，在天线、建筑物组成的近乎封闭的系统中多次反射，天馈线系统真实的输入阻抗，应该是计入了这种多次反射的因素，这个输入阻抗应该就是发射机大信号运行时的实际负载阻抗。
但是，天馈线系统输入阻抗测试时，网络分析仪的信号源输出功率为1mW，高频功率经过天线变换为空间电磁波的功率，从天线辐射出去，再经过建筑物反射，折回天线，再次通过天线变换为射频电压，到达网络分析仪的接收机时，电压幅度已经低于接收机灵敏度电压，网络分析仪无法测量到反射电压。因而导致网络分析仪测试结果与实际情况相差甚大。
如果上述推测成立，那么天线匹配网络调整时，网络分析仪的测试结果将无法为调整工作提供方向性指导，因为天馈线系统的输入阻抗为复阻抗。唯一的解决办法，就是在天馈线匹配网络的调整过程中，以发射机反射功率最低为准则。反复试探性调整网络，但该种方式调整非常盲目，匹配网络的调整几乎成为不可能并且在调整过程中极易造成发射机损坏。
3 结论
3.1 分析结果
综合各实验结果现基本排除了系统本身引发问题的可能性。确定问题原因为受周边环境影响，747kHz使用的5#发射塔在加载功率的情况下，发射塔参数发生较大变化（与仪器冷测比较），从而造成M2W发射机无法正常播出。
另外通过更换747kHz发射塔实验，可使M2W 50KW发射机升功率开出。因此机房决定更换747kHz发射塔，避免发射塔变化对播出系统的影响。
3.2 小结
近些年，随着城市规模的飞速发展，原先在空旷地修建的发射台，已逐渐被各类新建高大建筑所包围。这些拔地而起的高大建筑，不断改变着发射台发射场区的电磁环境从而形成干扰。此干扰随发射功率的增加而增强，当干扰超出发射机控制范围时，就得考虑转塔甚至迁台了。
