远距离无线电广播,当空中传输衰减较大时,需要发信机有较大的电力输出,但在传输情况较好时;所需电力可较小。若能用两部电力较小的发信机,在传输情况不同时,能分别单独或合并使用,就可以节约用电来完成任务。并机方面的技术问题,主要的是怎样使两部发信机可以共用一付天线,而都能正常工作。本文介绍一种可能解决这个问题的方法。
高频传输线
两部发信机的并接,是利用高频传输线所组成的电桥来完成的。这种传输线,由于电流和电压沿线分布情况,是按正弦曲线规律变化的,相当于变化一周的线长就叫做一个波长,或一个360度线段;\(\frac{1}{4}\)波长的线段相当于90度。90度的线段,有“变阻器”的作用(图1),将一个电阻RL接到90度的线端,就可以使另一端得到电阻Z\(_{0}\)\(^{2}\);RL,这里Z\(_{0}\)是代表传输线的特性阻抗,可以由线间距离和导线直径计算出来。我们所谈的电桥,都是用这种90度线段构成的,叫做“桥路网络”。

桥路网络
桥路网络的构成如图2。主要用途是使发信机1和发信机2可分别单独使用,各用自己不同频率的振荡器,这时两发信机各用不同的天线。它们也可用一公共振荡器同时激励,经桥路网络而共同馈电给一座天线。

将图2简化为图3,用发电机1和2代表发信机1和2, R\(_{L}\)代表接到天线去的传输线的特性阻抗,也就是两部发信机的公共负荷。RD是一个耗散电阻,它的数值系和R\(_{L}\)相等。图中三部分传输线该有“-90”度字样,表示电流从一端到另一端,相移是-90度,另一部分注有“+90”度,因线段有交叉、表示从一端到另一端,相对的来说相移是+90度。这些部分都是90度线段,它们组成了一个电桥,它们的特性阻抗Z0都相同。

假定两部发信机是完全相同的,每部要求有一定的负荷阻抗R\(_{0}\),不论是用一部或同时用两部,它们的负荷应当保持不变。而且若两部发电机同时使用,电力应当全部供给RL,而R\(_{D}\)里不消耗电力。只有在调整失当时,方有电力送到RD中。这就是桥路网络要完成的主要作用。
我们先看一部发信机供电的情况;用的是发信机1。发信机2虽不用,不必将它从桥路上拆下来。R\(_{L}\)和RD各经过一-90度线段接到发信机1。因R\(_{D}\)=RL,所以在发信机输出端得到两个并联的电阻,各等于Z\(_{0}\)\(^{2}\)RL。这两个电阻并联应当等于发信机所要求的负荷阻抗R\(_{0}\),就是:
R\(_{0}\)=Z0\(^{2}\)2R\(_{L}\)
所以只要我们使用特性阻抗Z\(_{0}\)=\(\sqrt{2R}\)0R\(_{L}\)的传输线,就可以使发信机1有适当的负荷。这时发信机2没有电压输出,而RL和R\(_{D}\)两端的电压,分别经-90度及+90度线段到达发信机2时,电压相位相反而相互抵消,也不会有电压加到发信机2上去。
当两部发信机同时馈电时,每部的输出电力W\(_{0}\)在RL中相加得2W\(_{0}\),在RD中因传输线反接而相减,即R\(_{D}\)里消耗的电力为零。这时RL里的电流可由I\(_{L}\)\(^{2}\)RL=2W\(_{0}\)式求出得:
I\(_{L}\)\(^{2}\)=2W0R\(_{L}\),IL=\(\sqrt{2W}\)\(_{0}\);RL
因每部发信机所供给的电力为W\(_{0}\),而所供给的电流力IL2,对负荷来说,一部发信机和-90度传输线总起来相当于一个“有源电阻”R,它的数值是负的(图4),等于-W\(_{0}\);(IL2)\(^{2}\)=-4W\(_{0}\);IL2。将I\(_{L}\)\(^{2}\)=2W0R\(_{L}\)值代入得,R=-4W0;2W\(_{0}\)RL=-2R\(_{L}\)。对另一部发信机甲来说,发信机乙和-90度传输线乙及RL,等于并联接在-90度传输甲终端的总负荷电阻R\(_{E}\),其数值为:RE=(-2R\(_{L}\))RL;-2R\(_{L}\)+RL=2R\(_{L}\)这就相当于接在发信机用的输出端的负荷电阻为R0=Z\(_{0}\)22RL。

和只有一部发信机供电的情况相比较,可见发信机的负荷未变,都是R\(_{0}\)=Z0\(^{2}\)2R\(_{L}\)。但当两部发信机共同馈电时,RD中由两部发信机送来的电压值相等而相位相反,所以I\(_{D}\)=0,即在RD内不消耗电力,全部电力都给了R\(_{L}\),也就是都送到了天线上去。
可能发生问题的分析
上面系指理想的情况——就是两部发信机输出的电力相等,相角也相同的情况。但调整到相角上毫无差别是有困难的。设输出的相角差为0,我们可以想像这时的-90度线终端的总负荷电阻,对每一线段来说不是2R\(_{L}\),而是RL+RLcosθ=R\(_{L}\)(1+cosθ);而每条-90°线始端的输入阻抗是:
R\(_{0}\)′=Z0\(^{2}\)R′=Z\(_{0}\)2;RL(1+cosθ)
同理,可以想像这时在-90度线和+90度线交点的总电阻,从每一线段看来都是RD\(_{-}\)RDcosθ= R\(_{D}\)(1-cosθ)=RL(1-cosθ),而-90度线段和+90度线段起始端的输入阻抗均为:
R\(_{0}\)″=Z0\(^{2}\)R\(_{L}\)(1-cosθ)
因此每部发信机的负荷电阻R\(_{D}\)力R0′和R\(_{0}\)″并联的电阻,即:
R\(_{0}\)=R0′R\(_{0}\)"R0′+R\(_{0}\)"=[Z0\(^{2}\);R\(_{L}\)(1+cosθ)·Z02R\(_{L}\)(1-cosθ)][[Z0\(^{2}\);R\(_{L}\)(1+cosθ)+Z02R\(_{L}\)(1-cosθ)]=Z0\(^{2}\);2R\(_{L}\)
所以每一发信机的负荷电阻未变,仍是Z\(_{0}\)\(^{2}\)2RL,发信机的工作是相当稳定的,不过当有相位θ存在时,R\(_{D}\)上消耗一部分电力罢了。
网络结构
1.短波发信机适用的网络:这网络如上所述,系采用四条二线式平衡传输线组成,每条调整到长\(\frac{λ}{4}\),λ为相当于广播所用的波长。四条传输线的架设应保持相互间的感应量减至最小。为了减小实际长度,并使传输线的长度可以调整起见,每条传输线都折回原处,看起来好像由四条可以调到λ;8长的四线式传输线所组成。这四条传输线的输入端和输出端,都接在碗形破璃绝缘子上,相互连成桥路,并接通两部发信机的天线和耗散线。它们的弯折处用滑动接触线联接,可随发信机工作频率改变长度。若天线的特性阻抗是370欧,这些传输线的特性阻抗应为523欧。线间距离对直径的比应为36。例如两线间距离为30公厘,导线的直径应为0.834公厘。若每部发信机的输出电力为100千瓦,工作频率范围为6-22兆周,网络铁架的外围尺寸估计约需3.6公尺宽,3.0公尺高,8.2公尺长。
2.中波发信机适用的网络:中波发信机因90度传输线过长,可改用集中元件构成桥路如图5。图中立体形桥路网络的上、左、右三面,都是-90°的π形网络。为了匹配两端的370欧的终端阻抗,每个-90°网络的串联感抗是261.5+261.5=523欧,而两个并联容抗应各为523欧。因左右两面的π网络和上面的π网络的容抗是并联,故图上将每个容抗绘出为261.5欧,分成两个131欧容抗串联,中心接地,保持对地平衡。下面一个网络为+90度网络,它的串联臂为523欧容抗,分两边放置,而两个并联臂各为523欧感抗,它们恰和左右两面两个π网络的每个523欧容抗抵消。

上面都是假定R\(_{0}\)和RL都是370欧的特殊例子。如用其他R\(_{L}\)和R0值,可按Z\(_{0}\)=\(\sqrt{2R}\)0R\(_{L}\)式求Z0,配装传输线或设计90度π形网络。
调谐方法
(一)网络的校准:
(1)先将两部发信机的输出线,天线传输线,和耗散线完全从网络上拆下。
(2)在网络接一部发信机的接点上,接上—只对地平衡的射频振荡器,它的频率应调整到发信机即将运用的频率。
(3)在网络接另一部发信机的接点上,接一电子管电压计。若电子管电压计对地不平衡,就在接点间先接一中心抽头的无感电阻,而将电压计的地端接到中心抽头上。
(4)调整四条传输线的长度,使电子管电压计的读度为零或最小。注意四条线的长度必须不差一或二公厘。
(5)当上述步骤已完成后,将电子管电压计(或连中心抽头的电阻)和振荡器的位置互易,若电压计的读度相等,证明上述平衡是正确的。
(6)若读度不相等,应检查四条90°线的长度是否相等。
(7)经过上述步骤后,这并馈网络已适用于已经调整的频率。
(二)发信机的调整:当桥形网络已照上述方法校准后,将两部发信机的输出线、天线传输线和耗散线都接到桥形网络上。它们的相对位置应互相对称,以免影响桥路失去平衡。
这样接好后,发信机的调整步骤如下:每一发信机照寻常运用时调谐。开始R\(_{D}\)中可能有电流,将发射机的相位关系调整(即调整任一部发信机的调谐回路),使RD中电流最小。若电流不能调整到零值,则可调整发信机的屏压,使它们的输出电力相等,而使R\(_{D}\)中的电流向零。这样,两部发信机的并馈运用,已调整完成。(钱凤章)