中波天線匹配網(wǎng)絡(luò)的測試與調(diào)整

陳卓

中波發(fā)射天線的阻抗伴隨著氣候的不同會有很大的變化，為了使發(fā)射機工作穩(wěn)定，測試中波天線，調(diào)整匹配網(wǎng)絡(luò)就成為了發(fā)射臺技術(shù)維護中的不可缺少的一項工作。尤其是陽泉中波臺這樣四季溫差較大的地方更是如此，文章總結(jié)了我臺通過PNA矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測試網(wǎng)絡(luò)性能，并根據(jù)測試結(jié)果對網(wǎng)絡(luò)調(diào)整的工作經(jīng)驗，與同行們交流。

【關(guān)鍵詞】矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀 匹配網(wǎng)絡(luò) 測試

陽泉中波臺現(xiàn)有6部10kw全固態(tài)中波廣播發(fā)射機和1部3kw全固態(tài)中波廣播發(fā)射機，負責廣播中央、山西、農(nóng)村、陽泉四套節(jié)目。所有節(jié)目都已經(jīng)實現(xiàn)“零停播”。但有時因為氣候變換等原因，發(fā)射機會出現(xiàn)駐波比大、功率降低等異態(tài)現(xiàn)象，嚴重影響了發(fā)射機“三滿”播出運行的要求。究其主要原因是由于中波發(fā)射機的天線阻抗值隨著氣候變化發(fā)生了改變，造成匹配網(wǎng)絡(luò)失配，致使發(fā)射機工作狀態(tài)不穩(wěn)定。尤其是夏季雷雨天氣和冬季風、雪天氣更為嚴重。為了確保發(fā)射機穩(wěn)定運行，我們每個月末都會對各臺網(wǎng)絡(luò)進行調(diào)測，以求達到最佳匹配狀態(tài)。

1 天線匹配網(wǎng)絡(luò)的作用

發(fā)射機輸出阻抗為50Ω、75Ω、230Ω的純電阻阻抗，通過相應(yīng)阻抗的饋線送到天調(diào)室，而天線則是隨頻率和高度、邊框等參數(shù)變化的復(fù)數(shù)阻抗，它們之間需要設(shè)計一個匹配網(wǎng)絡(luò)，使天線實部電阻和饋線阻抗相等，并抵消天線復(fù)數(shù)阻抗中虛部電抗，完成天線阻抗和饋線阻抗的匹配，這就是天線匹配網(wǎng)絡(luò)的作用。

2 PNA矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀使用方法

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀器是一種電磁波能量的測試設(shè)備，它能通過史密斯圓圖顯示被測物體的阻抗數(shù)據(jù)，并自動在圓圖上記錄阻抗值的軌跡，而且還能根據(jù)被測物體的阻抗值變化，實時改變阻抗值在圓圖中的軌跡。我們可以據(jù)此并串聯(lián)電抗元件來達到網(wǎng)絡(luò)匹配的目的。

我臺使用的是PNA3628DP型網(wǎng)絡(luò)分析儀，它是一種單測試通道，彩屏便攜式設(shè)備。測試頻率1KHZ～120MHZ，完全覆蓋了中波廣播的頻段范圍（526.5KHZ～1606.5KHZ），動態(tài)測試范圍：測插損時80dB，回損50dB，增益為-20dB～+30dB。

下面以我臺中央臺發(fā)射機為例具體介紹PNA3628DP型網(wǎng)絡(luò)分析儀的設(shè)置方法。對于中波天線來說，工作帶寬為±4.5KHZ，而在測試時為了覆蓋全面我們不妨把帶寬放寬到±10KHZ。比如我臺中央臺頻率為981KHZ，掃頻方案起始頻率（BF）可以設(shè)置為971KHZ，終止頻率（EF）設(shè)置為991KHZ，頻距為每隔1KHZ測試1點，這樣共有21個測試點。接著選擇<測：回損>，按【執(zhí)行】鍵，畫面轉(zhuǎn)成阻抗圓圖，首先進行開路校正，將測試兩個夾子分開，光標在R=0點閃動；直到出現(xiàn)<校：短路>字樣，再將測試兩個夾子短接。光標在R=∞點閃動。為了提高測試精度我們還需要進行校零反射。將一只50Ω純電阻接在測試端口上，按【菜單】鍵后將光標移動到<校零>處，再按【執(zhí)行】鍵，畫面呈現(xiàn)零反射，校零完成后，此儀器有效定向性與負載的回損值相當，此時就可以開始測試了。我們首先把測試夾子一頭連接饋線，另一頭接入地線，此時顯示屏圓圖上顯示的是饋線、匹配網(wǎng)絡(luò)、天線組成的整個天饋線系的阻抗值軌跡，我們根據(jù)軌跡值調(diào)整匹配網(wǎng)絡(luò)的電抗元件，使得整個系統(tǒng)的阻值實部Ra=50Ω，虛部±jXa=0。當然我們也可以在天調(diào)室首先對天線和匹配網(wǎng)絡(luò)進行調(diào)配，然后再接入饋線重新調(diào)配。

在進行中波發(fā)射天線測試時，網(wǎng)絡(luò)分析儀可能會被其他天線接收進來的信號倒灌進入而燒毀，所以我們在測試中加入了中波反射電橋（RB-PA），它在電橋輸入端前加了放大器以增強信號，在儀器輸入端加串20dB衰減器降低靈敏度，以保持儀器原有動態(tài)范圍，從而提高了測試系統(tǒng)的信雜比。使用時我們只需要把反射電橋串接在輸入和輸出端口中間即可。

3 電抗元件網(wǎng)絡(luò)匹配

上面講述了如何利用PNA網(wǎng)絡(luò)分析儀測試天線阻抗值，測試完成后我們需要根據(jù)圓圖上的阻抗軌跡來調(diào)整匹配網(wǎng)絡(luò)中的電抗元件。使得網(wǎng)絡(luò)匹配。

首先測試的結(jié)果可能是分散在圓圖上的各點。這可能是由于器件連接線接觸不良造成的，我們要調(diào)節(jié)器件能調(diào)節(jié)的部位使各頻點的阻抗點跡能盡量集中在圓圖上成一小團，這樣匹配后帶寬能寬些。

接著我們需要對匹配網(wǎng)絡(luò)進行調(diào)整。如果我們已經(jīng)測出天線阻抗為Ra±jXa。那么有以下三種情況需要對網(wǎng)絡(luò)進行匹配調(diào)整。

3.1 當Ra=50Ω，±jXa≠0時

如果點子集中，并且實數(shù)靠近50Ω，虛數(shù)呈感性（+jXa），那么在匹配網(wǎng)絡(luò)中串入適當容抗即可匹配。由于串電容不如并電容方便，因此可以用一小塊銅皮并上去，然后在滑滑試試看。

如果點子集中，并且實數(shù)靠近50Ω，虛數(shù)偏容性（-jXa），那么在匹配網(wǎng)絡(luò)中串入適當感抗即可匹配。這時我們需要減窄或改細一些的引線試試看。

3.2 當Ra>50Ω在圓圖上阻抗點跡在Ra=50Ω的圓圈內(nèi)，匹配方法是先并后串

具體來說，由于先并后串，適用于將圓圖看做阻抗圓圖。首先利用網(wǎng)絡(luò)分析儀做校正，測試端口開路時，做開路校正，短路時，做短路校正。 然后接上待測負載，調(diào)節(jié)并聯(lián)元件，使得測試的中頻點跡落在Ra =50Ω的恒阻圓上。調(diào)節(jié)串聯(lián)元件，使得測試的中頻點跡落圓圖中心即Ra =50Ω的點附近。最后反復(fù)調(diào)節(jié)兩元件，使得中頻的駐波比最小且全頻帶內(nèi)比較均勻。

3.3 當Ra<50Ω匹配方法是先串后并

具體做法是先復(fù)位，重測一次。在測試端口短路時，校開路；開路時校短路。此時圓圖已成為導(dǎo)納圓圖，在此圖上調(diào)配。

總之，天線和饋線、天調(diào)網(wǎng)絡(luò)是發(fā)射臺最重要的設(shè)備之一，是保證發(fā)射機輸出功率向服務(wù)區(qū)正常發(fā)射的最后環(huán)節(jié)。也是發(fā)射機安全播出的重要保障，網(wǎng)絡(luò)阻抗匹配不僅可以減少或消除發(fā)射，降低駐波比，還可以減少發(fā)射功率的損耗，同時也保護了發(fā)射設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。本文是我臺多年來通過矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對天調(diào)網(wǎng)絡(luò)測試和調(diào)整的經(jīng)驗，希望能分享給同行，讓我們一同學(xué)習(xí)，共同進步。

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山西省新聞出版廣電局陽泉中波轉(zhuǎn)播臺 山西省陽泉市 045000endprint