利用EXCEL辅助设计中波T型双工匹配网络

摘　要：双工网络比单工网络所需元器件要多，计算更复杂，容易出错，人手计算精度不高。而EXCEL拥有大量的函数库，可以计算复数，操作简单，因此大大缩短了计算时间。笔者利用EXCEL计算网络匹配中的预调网络、阻塞网络、T型匹配网络和陷波网络的理论值，通过这些理论值搭建的匹配网络，只需作微小的调整就可实现天线与馈线阻抗匹配，排除其他频率信号的干扰，发射机通过此网络可以投入实际广播发射。

关键词：双频分馈共塔； 预调网络； T型匹配网络； 陷波网络

摘   要：关键词：1 前言
随着经济的发展，开播的电台节目越来越多，对于中波发射台来说，需要发射的频率也与日俱增。由于中波台土地资源有限，两发射塔间的距离也有相关的技术规定，所以采用双频分馈共塔的办法来解决不断增加的频道与有限的发射塔之间的矛盾。但是双工网络比单工网络所需元器件要多，计算更复杂，容易出错，人手计算精度不高。而EXCEL拥有大量的函数库，可以计算复数，操作简单，因此大大缩短了计算时间。
2 T型匹配网络设计计算公式和EXCEL函数表达
2.1 预备理论：电容、电感的简易计算
注：阻抗： ，电容： ，电感：
由：
 
其中：
 
得： ，  
由
可得：  ，  
 ， 
2.2 基本参数输入

某台两个共塔发射频率为：1422KHz和900KHz，两个非共塔干扰频率为747KHz和1170KHz。测试两个发射频率的天线阻抗，得到如表的参数，我们需要输入共塔的两个频率、天线输入阻抗和馈线阻抗这三个参数，根据 ，我们只需在D5格填入“=(300000/B5)”D6格填入“=(300000/B6)”在填入频率f1和f2后就会自动生成波长。
2.3 预调网络的计算

如表2所示，对于L0，它是并联元件，根据并联阻抗计算公式： ，因此，我们在C10格填入的函数为：=IMDIV
(IMPRODUCT(C5,COMPLEX(0,1884*B10/D5)),IMSUM(C5,COMPLEX(0,1884*B10/D5)))。同理，C11格填入的函数为：=IMDIV(IMPRODUCT
(C6,COMPLEX(0,1884*B11/D6)),IMSUM(C6,COMPLEX(0,1884*B11/D6)))。C0是串联元件，根据串联阻抗计算公式ZC=ZL+XC（由于是电容，呈容性，所以用负号），所以在E10填入的函数为=IMSUM(C10,COMPLEX
(0,-531*D5/D10))；在E11填入：=IMSUM(C11,COMPLEX(0,-531*D6/D11))只要输入相应的电感和电容值，就会计算出相应的阻抗值，尽量使实部数值相等，虚部数值为一数值相等，负号相反的虚部。
2.4 阻塞网络的计算

如表3所示根据谐振频率计算公式 ，确定C的取值后，可以计算出L的取值，因此E21填入=1000000000000/PRODUCT(6.28,C21,
6.28,C21,D21)；E22填入：=1000000000000/PRODUCT(6.28,C22,6.28,C22,
D22)。阻塞网络的通过阻抗公式为： ，所以在F21格填入公式：=COMPLEX(0,(PRODUCT(6.28,C22,E21)/SUM(1,-PRODUCT(C22/
C21,C22/C21))/1000),"i")。F22填入=COMPLEX(0,(PRODUCT(6.28,C21,
E22)/SUM(1,-PRODUCT(C21/C22,C21/C22))/1000),"i")。此时，天线的等效阻抗为：Z3=ZC+ZT，所以在G21填入：=IMSUM(B21,F21)；在G22填入：=IMSUM(B22,F22)。
2.5 T型网络的计算

如表4所示，T型网络的天线阻抗计算可根据上文预调网络的串并联计算原则和EXCEL函数表达方法，输入两个电感的数值和一个电容的数值后，可以凑出一个天线等效阻抗非常接近Z=50+J0的电容、电感组合。这样天线就和馈线的特性阻抗相等，馈线与天线匹配。
2.6 陷波网络的计算

陷波网络的计算通过公式 ，先设定一个固定的电容值，再求出相应的电感值，如表5所示，根据上文阻塞网络的并联谐振频率计算公式同样适用于串联谐振的计算。设定泄漏频率和陷波电容C的值后，EXCEL会算出L的值，因此在B39填入的公式为：=1000000000000/PRODUCT(6.28,A37,6.28,
A37,A39)。有多少个需要泄漏的频率就设计多少套LC串联谐振组合。如山中波转播台有747KHz和1170KHz需要陷波，则设计谐振于747KHz和1170KHz的两套LC组合。设计好之后，可挂于匹配网络适当的位置上，它不改变匹配网络的参数。
3 设计举例
如图1和上述各表所示，山中波转播台的一个双工网络发射f1=1422KHz和f2=900KHz，在各表里填入相应的数值得到如下的网络参数：预调网络：L0=27.3μH、C0=2500PF；阻塞网络：L1=20.87μH、C1=1500PF、L4=12.54μH、C4=1000PF；T型匹配网络：L21=13.4μH 、L22=9.9μH 、C21=2000PF、L51=16.2μH 、L52=22.5μH 、C51=2500PF；陷波网络：C31和L31陷波1170KHz参数分别为1000PF和18.52μH，C32和L32陷波747KHz参数分别为1000PF和45.44μH；C61和L61陷波1170KHz参数分别为500PF和37.05μH，C62和L62陷波747KHz参数分别为800PF和56.8μH。
4 结束语
调配网络的理论计算出来后仍需考虑T型网络的Q值取2-6之间，电容电感的耐压和视在功率等因素，并作相应的调整。网络搭建起来后，由于各元器件间存在分布电容，和制作工艺等因素，产生一定的误差，按理论安装后还要作一定的调整，以达到最佳效果。