PDM中波发射机的防雷技术改造

杨孝云

福建省广播电视传输发射中心八0二台，福建南平 353000

雷击有直击雷和感应雷两种方式，雷击时产生强大电流，直接威胁设备安全，在该强大电流的作用下，产生瞬间脉冲电磁辐射，发射机受到强大电脉冲的冲击。发射机本身原已采取了许多措施，在天线底部还接有放电球和泄放线圈，泄放雷电。打雷时我们可以看到放电火花，说明这些措施是起作用的，但雷击时功放管还是损坏。对我台地网的接地电阻进行测量，接地电阻为1Ω，没有问题。功放管被雷击损坏有两种可能：一种是因场效应功放管耐压低，雷电电荷还来不及泄放，过大的瞬间电流冲击就已造成了功放管的损坏；另一种是天线与发射机之间较长的50Ω输送馈管感应了雷电强大的电脉冲，冲击了发射机，将功放管损坏。而后者应是造成功放管损坏的主要的原因。

图1

出于这种考虑，中波发射机厂家－上海明珠广播器材厂在发射机的输出端与输出馈管间加装了避雷器（如图1）。该避雷器由一耐高压电容和避雷放电管组成，放电管耐压为1500V。但在安装该避雷器后，效果并不理想，功放管还时常遭雷电而损坏。我们分析，避雷器虽然用耐高压电容堵住雷电的进发射机的道路，但泄放雷电的道路尚不够畅通，由于雷电瞬间电流时间极短，在放电管放电泄放雷电之前，电脉冲就已作用在功放管上了。

图2

为此，我们在发射机输出口加装一防雷电感线圈，泄放天线和100多米长馈管上感应的雷电电流。（见图2）该高频电感线圈，用2mm的防高温丝包线或2.5mm的塑料导线，在一个直径为70mm的磁环上绕35圈，制成一电感线圈。经测量，其电感量约为5毫亨～6毫亨。在中波频段，此电感线圈的感抗为(以525kHz计算)：

从计算可以看出，防雷电感线圈对发射频率呈现高阻，不会影响天调网络，也不会影响机器的运行指标，它为雷电电流提供一条电阻为零的泄放通路，可以起到避雷作用。

在安装防雷电感线圈后的，有比较明显的防雷效果。但雷击时仍有部分功放管损坏。这是因为虽然各种雷电波总体的轮廓相似，但是每一次雷电闪击的电流（电压）波形存在很大的随机性，在远距离上，主要是雷电辐射场中低频分量的传播，其能量主要由直流能量和低频能量组成。原安装的高频线圈可以泄放它的直流能量，却不能对低频能量起作用，以2000Hz的交流电为例，高频阻流圈的阻抗为：

对接地电阻的要求是小于4Ω，接地电阻如是2Ω.低频电流接地电阻相当于62+2=64Ω，显然达不到防雷的要求。要泄放低频能量，最好的办法是在发射机的出口处安装LC并联谐振电路。

LC并联谐振电路谐振时对谐振频率呈高阻，其等效阻抗为，X=L/RC，不会对发射机自身和天调网络产生影响，对低频则电阻极小（0.5Ω以下），完全可以满足发射机的防雷要求。

以工作频率为1008KHz发射机为例：采用高压云母电容，容量C=1000PF，根据谐振公式：f0=1/2π（LC）1/2，可得电感线圈L=24.93μH.其谐振时的等效阻抗X0=24. 93×10-6/（0.1×1000×10-12）=249KΩ（假设线圈的电阻是0.1Ω，如需精确定量计算，可用电桥测出该值）。此时对低频分量，该并联谐振电路呈感性，如2000Hz的低频，其感抗为X=2πf L= 2×3.14×2×103×24.93×10-6=0.31Ω≤4Ω。因此可以满足防雷的要求。并联谐振电路接法如图3所示：

图3

1 电容的选择

LC谐振电路Q值本应尽量大 。从公式Q=1/ωRC可知，电感线圈确定后，R值就确定了，要得到大的Q值，电容C应小些，可Q值过高，通频带B= f0/Q会变窄，导致发射机载频边带太窄，影响发射机频响指标。除工作频率为603kHz的发射机谐振电容取C=3000PF外，其他发射机谐振电容取C=1000PF。

2 电感的制作

式中μ0为真空磁导率，取4π×10-7， μs为线圈内部磁芯的磁导率，空心线圈μs=1，N2线圈圈数的平方，S为线圈的截面积，单位为平方米，l为线圈的长度，单位为米。K为系数，取决于线圈半径与长度的比值，见K值表。电感量L的单位为亨利。

K值表

用宽14mm厚2.5mm的紫铜带绕成直径Φ=126mm的线圈，每圈间距为6mm，共19圈，线圈长度为140mm。线圈的抽头走线圈内部，线圈骨架用厚8mm的胶木板制作。 线 圈 的 最 大 电 感 量 为 L=（K×μ0×μs×N2×S）/l=0.71×4π×10-7×1×192×（0.0632×π）/0.14=28.7×103H（K值用插值法取得），即27.8μH。改变线圈的抽头位置可减小电感量。根据谐振公式f0=1/2π（LC）1/2，可计算出各发射机不同工作频率的时谐振线圈的电感量。

3 调试

为了使LC并联谐振电路准确地谐振于发射机的工作频率，应对线圈的抽头位置进行调节，确定后再接在发射机上。我们制作了一个简单的检波电路，见图4。调试时，从发射机的高频激励输出端口取出激励信号作为基准高频信号源接入自制电路，根据并联电路的原理，改变电感线圈的抽头位置，当达到谐振频率时，阻抗最大，线圈两端电压最高，万用表电压档表针指示最大，电路准确地调试到发射机的工作频率上了。将调试好的谐振电路安装在发射机上，开机正常，三大技术指标测试为甲级。

经过上述的技术改造，基本上克服了雷电对发射机的威胁，保证了安全优质播出。

图4

[1]赵绍荣，黄红伟.全固态中波发射机的防雷措施[J].西部广播电视，2005(11).