国家广电总局无线局黄晓兵以大功率全固态中波发射机为例，分析了高海拔恶劣自然环境下对发射机产生的一些不利影响，并介绍了一些通用性的对策和解决办法。为解决西部地区广播电视覆盖问题，国家加大了对西部广播电视事业的投入。按照国家计划的要求，由无线局承担了在青海建设一座大功率广播发射台的任务，其中包括安装一部大功率全固态中波发射机和一定数量的大功率短波发射机。

　　1.高海拔地区发射机的选择

　　青海地处青藏高原地区。海拔比较高，一般都在2800m左右。高海拔下，其自然气候条件比较恶劣，一般具有如下特点：（1）空气压力比较低；（2）空气密度比较低；（3）空气温度比较低，且变化比较大；（4）空气绝对湿度比较小；（5）降水量比较少。在高海拔和恶劣的气候条件下，电器绝缘水平和空气绝缘水平都会有所下降，而且对发射机强制风冷的效率也会下降，综合考虑这些因素，在对发射机的选择上始终是非常慎重的。

　　在第一次编制的《可行性研究报告》中，提出当地海拔2808m，一般电器的绝缘水平都要求工作在海拔1000m左右，2800m以上地区大气压力变为543mmHg，空气击穿电压的梯度降为海平面的75%，即22.5kV/cm，因此，所有电器设备必须提高绝缘等级或加大极间距离。发射机的冷却系统由国内进行配套，与海平面相比，其风冷系统的输入功率需要增大至1.5倍；为保证1000kW发射机的假负载能够安全运行，在满足1000kW发射机100%调幅11500kW）连续工作的使用条件，按厂家建议，必须选用2000kW的假负载，其冷却系统在高海拔时要加大50%，必须考虑3000kW的风水交换体系。由此，设备占地面积要增大很多。

　　经过研究和考虑，最后选择了美国Harris公司的1000kW全固态中波发射机，具体型号为DX-1000（HA：高海拔，3000m）。DX-1000（HA）发射机是美国Harris公司生产的DX系列的1000kW中波广播发射机，是将原200kW功放单元（PB200）降额为167kW功放单元（PB167）使用，采用6个167kW功放单元合成输出1000kW载波功率。由于发射机是工作在高海拔地区，除了在某些方面有一定特殊之外，该发射机采用了数字幅度调制技术，具有整机效率高、技术指标好的特点，同时考虑到未来技术的发展，还可以兼容DRM和IBOC数字AM广播。由于DX-1000发射机全部采用了固态器件，因此其过荷承受能力相比电子管发射机差一些，为保证发射机安全可靠地工作，其取样保护线路比较多，过荷保护功能比较完善。

　　2.高海拔环境对发射机的影响及相应解决办法

　　高海拔环境对发射机的影响主要有两个因素，即：大气压力变小和空气密度降低，这将导致空气间隙的击穿电压下降、容易发生电晕、使得最大工作电压受到限制；同时，冷却效果降低，风冷系统需妄进行相应调整。

　　2.1空气间隙的击穿电压

　　空气间隙的击穿电压与大气压力成正比，与绝对温度成反比。无尘干爽的空气中，大气压力为760mmHg，温度25摄氏度，工作频率低于300MHz，在两个清洁、光滑的平面之间，空气的峰值击穿电压梯度为30kV/cm左右；同样条件下，针状间隙中空气的峰值击穿电压梯度大约为10kV/cm左右。在3000m海拨高度时，光滑平面间空气击穿电压梯度为22.5kV/cm，相当于海平面时的75%。击穿电压梯度的理论值是不能使用的，因为击穿是一种变化很复杂的现象，它对应的击穿电压值变化范围很大。在实际使用中，通常取理论值的35%作为试验电压值，再将空气洁净度、湿度、温度变化范围等因素综合考虑在内，光滑平面间空气间隙的最高工作电压应考虑控制在6.7kV/cm以内。

　　2.2电晕问题

　　电晕问题是高海拨环境下对发射机影响最大的问题，由于空气压力降低，使得电晕起始电压降低，更容易发生电晕。电晕方面会使发生点部位温度升高，长期受热会引起绝缘性能不断下降，最终导致电晕点开始打火、出现闪络；另一方面是会腐蚀绝缘材料，使其绝缘性能不断恶化，最终发生击穿，导致高压过荷故障。真空陶瓷电容器金属与陶瓷结合部位一可阀封装处，是最容易发生电晕的地方，所以可考虑在上下两个结合部位加装电晕环，电容器生产厂家在一些型号的电容器上已经直攘配置了电晕坏，并采用硅胶封装，不仅解决了电晕问题，而且加大了两电极间距，有助于改善爬电现象；对于处于高电位处的金属部件来说，锐利的边缘、尖锐的角度都会引起电位梯度增大，使发生电晕的几率措高，所以要求金属部件表面要做光滑处理，边缘和角度需要进行圆滑处理，增大曲率半径，避免电晕发生；对于固定螺栓等处，如果露出螺纹，需要加装圆头电晕螺帽；线路板上的线条边沿也有可能发生电晕和电弧打火，而焊接掩膜可以有效防止发生类似现象，如果没有焊接掩膜，则线踏板上的绝缘耐压将下降20%；在空气间隙中增加绝缘材料提高耐压，并不是一个好的办法，其绝缘水平也不一定会得到提高，原因是电压分配是与两种材料的介电常数成正比，当电晕发生在金属表面与空气结合处时，空气将被电离，使之不再是绝缘体，整个电压会全部加在绝缘材料上面，所以如果空气间隙耐压不够，应调整机械结构，用加大空气间隙来提高耐压。

　　2.3绝缘子爬电问题

　　由于空气压力降低，对外表绝缘和电气间隙的绝缘性能影晌很大，爬电距离应结合海拨高度进行修正，在3000m海拔时，绝缘子表面爬电间距应控制在1.6kV/cm之内。使用聚四氟乙烯绝缘材料，由于其表面不会产生冷凝结露现象，所以爬电间距标准还可适当提高，但值得注意的是，电晕对聚四氟乙烯的腐蚀却是非常严重的。陶瓷真空电容器的陶瓷和金属环结合处加装的电晕环用硅胶材料覆盖。相当于增加了真空电容器的陶瓷表面的问距，改善了爬电性能。

　　2.4冷却问题

　　风机在给定转速下的风量是与空气密度成正比的，在高海拔地区，合适冷却所需要的风量是与空气密度成反比的，因此为得到合适的冷却效果，风机尺寸或数量的变化与空气密度是平方关系。海拨3000m时，在同一温度下，空气密度仅为海平面时的70%左右，所以应当增大一倍风机尺寸或风机数量，用来补偿空气密度下降导致的冷却效果变差。但同时海拨高度上升，平均气温却是下降的，当地平均最高气温为2550C左右，而极端最高气温为35摄氏度左右，如果将工作环境温度要求从原450C降低为30摄氏度，则对风冷系统的要求将会大大降低。从经验上看，海拨高度上升300m，工作环境温度降低20摄氏度，可以使得冷却效果保持不变，所以综合考虑空气密度和气温的变化，实际工作在3000m海拨高度时，功放单元和合成器的冷却系统仅需要增加容量10%左右，这样功放单元和合成器的结构就不需要作大的调整。

　　2.5传输线的选择

　　高海拔给传输射频功率的传输线也带来一定的问题。中波广播一般使用垂直极化天线，所以发射机多采用单边非平衡输出方式，室内部分的传输线一般是同轴硬式馈管或同轴软式电缆。传输线的选择一般要考虑两种额定功率：一种是基于能安全承受的最大发热状况，一般称为平均额定功率；另一种是基于电压击穿的考虑，一般称为峰值额定功率，大多数情况，该两种额定功率只都要选择。