淺談矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀在阻抗匹配測(cè)量中的應(yīng)用

楊 彬

淺談矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀在阻抗匹配測(cè)量中的應(yīng)用

楊 彬

內(nèi)蒙古新聞出版廣電局包頭廣播發(fā)射中心臺(tái) 內(nèi)蒙古 包頭市 014010

中波廣播天饋系統(tǒng)中，各單元之間的阻抗匹配問題是中波廣播穩(wěn)定發(fā)射的重要環(huán)節(jié)，使用快速簡(jiǎn)練的方法對(duì)已出現(xiàn)偏差的系統(tǒng)做出調(diào)整是維護(hù)好發(fā)射系統(tǒng)的主要技能。其中，主要以熟練的使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀中的各項(xiàng)功能為基礎(chǔ)。本文就筆者實(shí)際工作淺談失量網(wǎng)絡(luò)分析儀在阻抗匹配測(cè)量中的應(yīng)用。

阻抗匹配 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀 方法

1 概 述

器件和設(shè)備間的阻抗匹配問題是高頻功率放大工作系統(tǒng)使用的重點(diǎn)、難點(diǎn)。中波廣播天饋系統(tǒng)中，從發(fā)射機(jī)、饋管到發(fā)射天線，每一組設(shè)備的輸出阻抗不一致，這就需要機(jī)箱網(wǎng)絡(luò)和天調(diào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行“阻抗轉(zhuǎn)化”，如圖1所示，使每一個(gè)部分能達(dá)到功率傳輸最大化。

圖1 中波天饋線結(jié)構(gòu)圖

以10KW中波廣播發(fā)射機(jī)為例：發(fā)射機(jī)功放部分輸出阻抗約為4Ω，饋管特性阻抗為50Ω，天線阻抗隨頻率和土壤特性不同而差異較大，通常狀態(tài)下，虛部值較高?？梢姡诟哳l信號(hào)傳輸?shù)膯畏较蛏?，阻抗匹配問題可以簡(jiǎn)單的理解為：機(jī)箱網(wǎng)絡(luò)的主要任務(wù)是將4Ω轉(zhuǎn)化為50Ω，天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)是將50Ω轉(zhuǎn)化為天線實(shí)際阻抗。以上阻抗轉(zhuǎn)化的人為調(diào)整需要的測(cè)量工具主要是網(wǎng)絡(luò)分析儀。

網(wǎng)絡(luò)分析儀可分為標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，主要區(qū)別在于，后者能以復(fù)數(shù)形式進(jìn)行測(cè)量，有實(shí)部虛部之分，使之能體現(xiàn)出被測(cè)體設(shè)備的相頻特性，更適合于中波匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)思路，符合實(shí)際測(cè)量的需求。因此，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀是中波廣播發(fā)射技術(shù)中常用的測(cè)量工具。

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀內(nèi)部由一個(gè)信源和三個(gè)接收機(jī)A、B、R組成測(cè)量硬件基礎(chǔ)。R接收機(jī)信號(hào)由信源環(huán)出，A接收機(jī)接收到的信號(hào)在信號(hào)輸出端口，同R信號(hào)相運(yùn)算，得出反射測(cè)量的數(shù)據(jù)，這就是儀器的基本原理。

2 中波網(wǎng)絡(luò)阻抗測(cè)量方法

2.1 測(cè)量位置

由于天線阻抗因氣候改變而發(fā)生變化，使原本與饋管特性阻抗調(diào)試匹配的50Ω阻抗發(fā)生變化，引起高頻通路失配，導(dǎo)致反射功率增大，降低發(fā)射效率。在實(shí)際應(yīng)用中，快速處理此類問題，就需要找準(zhǔn)測(cè)量方法和測(cè)量點(diǎn)。所以，在保障播出的情況下，測(cè)量的位置應(yīng)當(dāng)先從發(fā)射機(jī)高頻輸出端開始，使用矢網(wǎng)測(cè)量饋管+天調(diào)網(wǎng)絡(luò)+天線的特性阻抗應(yīng)為50Ω，如果實(shí)部、虛部數(shù)值在±5以內(nèi)，可調(diào)節(jié)機(jī)箱網(wǎng)絡(luò)，使之匹配到測(cè)數(shù)值上，待突發(fā)情況之后，再進(jìn)行測(cè)量細(xì)調(diào)。若數(shù)值在±5以上時(shí)，就需要調(diào)整天調(diào)網(wǎng)絡(luò)，測(cè)量位置在其輸入端，而后調(diào)整機(jī)箱網(wǎng)絡(luò)中T型匹配網(wǎng)絡(luò)。

2.2 儀器使用

以天津德力DS7631A/50Ω型矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀為例（以下簡(jiǎn)稱矢網(wǎng)），測(cè)量阻抗時(shí)，使用史密斯原圖直觀的讀出數(shù)值且得知下一步的調(diào)整方向。

測(cè)量的主要步驟是調(diào)用矢網(wǎng)的反射測(cè)量功能，校正儀器讀數(shù)和測(cè)量被測(cè)件。

首先，點(diǎn)擊“FUNCTION”區(qū)的“DISP”顯示鍵，軟鍵關(guān)閉雙通道，使顯示畫面僅保留測(cè)量需要的CH1；點(diǎn)擊“FUNCTION”區(qū)的“MARKER”頻標(biāo)鍵，軟鍵操作保留一個(gè)頻標(biāo)點(diǎn)（倒三角指示）。以上兩步操作是為了使畫面簡(jiǎn)潔，便于讀值，分析數(shù)據(jù)。再次，點(diǎn)擊“FUNCTION”區(qū)的“FORMAT”格式鍵，軟鍵選擇“圓圖”；點(diǎn)擊“FUNCTION”區(qū)的“MEAS”測(cè)量鍵，軟件選擇“反射測(cè)量”。以上兩步操作設(shè)置選定了阻抗測(cè)量的主要應(yīng)用方法。接下來通過點(diǎn)擊“SOURCE”輸出信號(hào)源區(qū)的四個(gè)按鍵，以兩種鍵入方式，確定測(cè)量需要的頻率。

最后，將測(cè)試線接到“RF OUT”射頻輸出端口，再點(diǎn)擊“SYSTEM”區(qū)的“CAL”校準(zhǔn)鍵，軟鍵依次選擇“開路”、“短路”、“負(fù)載”，按“確定”鍵后，就可以對(duì)高頻端口進(jìn)行測(cè)量了。

在校正完儀器后，由于校正的端口面在線纜末端，所以不可以更換測(cè)試電纜。

3 測(cè)量過程中抗干擾措施

在進(jìn)行阻抗測(cè)試時(shí)，強(qiáng)電磁干擾會(huì)隨時(shí)出現(xiàn)，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和測(cè)量結(jié)果的可讀性帶來很大困難，這就需要使用儀器的功能，進(jìn)行抗干擾處理，主要有兩種方法，一是增加測(cè)量輸出端口功率，二是使用平均數(shù)測(cè)量方法。前者的使用方法是：點(diǎn)擊“FUNCTION”區(qū)的“MENU”菜單鍵，軟鍵盤選擇“輸出功率”后，通過轉(zhuǎn)輪或鍵盤輸入需要輸出的功率值（電平值），一般視抑制干擾的情況而定，最大輸出30dBm。第二種方法是：點(diǎn)擊“FUNCTION”區(qū)的“AVG”平均鍵，軟鍵盤選擇“數(shù)據(jù)平均開”后，矢網(wǎng)開始首次運(yùn)算測(cè)量。系統(tǒng)默認(rèn)計(jì)數(shù)16次，也可以根據(jù)實(shí)際情況增加計(jì)數(shù)次數(shù)，通過鍵入需要數(shù)值實(shí)現(xiàn)。當(dāng)平均計(jì)數(shù)次數(shù)增加時(shí)，測(cè)量結(jié)果精度提高，但運(yùn)算速度降低，對(duì)于應(yīng)急維護(hù)不利。

結(jié)束語

中波廣播發(fā)射系統(tǒng)中，天饋線系統(tǒng)的穩(wěn)定是保證整個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)，對(duì)于維護(hù)應(yīng)力求快、準(zhǔn)。所以，熟練的使用工具型儀器是每個(gè)中波廣播維護(hù)人員的必修科目，本文闡述了筆者對(duì)這部分知識(shí)的理論理解和實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，望對(duì)同行有所幫助，不足之處還望指正。

責(zé)任編輯：王學(xué)敏

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2096-0751（2017）07-0017-02

楊 彬 內(nèi)蒙古新聞出版廣電局包頭廣播發(fā)射中心臺(tái) 高級(jí)工程師

審稿人：嚴(yán)志剛 內(nèi)蒙古新聞出版廣電局包頭廣播發(fā)射中心臺(tái) 正高級(jí)工程師