中波廣播發(fā)射機(jī)天線匹配網(wǎng)絡(luò)測(cè)試調(diào)整

郭冀陽(yáng)

摘 要：廣播是現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)中的重要組成部分之一，做好廣播傳輸提高廣播傳輸質(zhì)量是廣播發(fā)射建設(shè)中的重點(diǎn)也是難點(diǎn)。中波廣播作為廣播傳輸發(fā)射中的重要形式之一，其傳輸主要分為地面波和天空波兩種形式，在中波廣播傳輸?shù)倪^(guò)程中地面波和天空波同時(shí)存在、同時(shí)進(jìn)行，從而使得中波廣播的傳輸距離受到較大的限制且受到環(huán)境等的影響。為保障中波廣播發(fā)射取得較為良好的發(fā)射效果需要積極做好中波廣播天線阻抗的測(cè)試，調(diào)整匹配網(wǎng)絡(luò)。

關(guān)鍵詞：中波廣播；匹配網(wǎng)絡(luò)；矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀；測(cè)試

中圖分類號(hào)：TN93 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

中波廣播主要用于近距離本地?zé)o線電廣播、海上通信以及無(wú)線電導(dǎo)航等領(lǐng)域，在中波廣播發(fā)射機(jī)應(yīng)用的過(guò)程中將會(huì)受到環(huán)境氣候變化等的原因而導(dǎo)致中波廣播發(fā)射機(jī)出現(xiàn)較大的駐波比、功率降低等的問(wèn)題，從而使得中波廣播發(fā)射機(jī)無(wú)法“三滿”播出運(yùn)行。造成這一現(xiàn)象的根本原因是由于周邊氣候變化致使中波廣播發(fā)射機(jī)的天線阻抗隨之發(fā)生了改變，而中波廣播發(fā)射機(jī)天線阻抗的改變使得中波廣播發(fā)射機(jī)天線與匹配網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的失配問(wèn)題，中波廣播發(fā)射機(jī)無(wú)法正常穩(wěn)定的進(jìn)行工作。尤其是在雷雨、雷暴等極端天氣下，這一現(xiàn)象更趨明顯。為做好中波廣播發(fā)射機(jī)天線網(wǎng)絡(luò)匹配需要定期對(duì)各中波廣播發(fā)射臺(tái)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)測(cè)，用以恢復(fù)中波廣播發(fā)射機(jī)天線的最優(yōu)化運(yùn)行。

1 中波廣播發(fā)射機(jī)天線匹配網(wǎng)絡(luò)的作用與意義

中波廣播發(fā)射機(jī)天線有著相應(yīng)的阻抗，一般來(lái)說(shuō)中波廣播發(fā)射機(jī)天線隨著天線的不同主要有50Ω、75Ω、230Ω等幾大不同的純電阻阻抗，通過(guò)相應(yīng)阻抗的饋線送到天調(diào)室，中波廣播發(fā)射機(jī)天線的阻抗為中波廣播發(fā)射機(jī)天線運(yùn)行頻率、高度、邊框等參數(shù)所帶來(lái)的復(fù)數(shù)阻抗，在中波廣播發(fā)射機(jī)天線的運(yùn)行過(guò)程中需要積極做好中波廣播發(fā)射機(jī)天線的匹配網(wǎng)絡(luò)，從而使得中波廣播發(fā)射機(jī)天線中的實(shí)部阻抗能夠與饋線阻抗相等用以抵消中波廣播發(fā)射機(jī)天線復(fù)數(shù)阻抗中的虛部電抗，從而使得中波廣播發(fā)射機(jī)天線阻抗能夠與中波廣播發(fā)射機(jī)天線饋線阻抗獲得良好的匹配度，提高中波廣播發(fā)射機(jī)天線的傳輸效率與質(zhì)量。

2 做好中波廣播發(fā)射機(jī)天線匹配網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試

為做好中波廣播發(fā)射機(jī)天線匹配網(wǎng)絡(luò)，需要在做好網(wǎng)絡(luò)測(cè)試的基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，使兩者之間能夠獲得良好的匹配度。在中波廣播發(fā)射機(jī)天線的測(cè)試中可以使用PNA矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀來(lái)進(jìn)行測(cè)量，PNA矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀是一種能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電磁波能量進(jìn)行測(cè)量的設(shè)備，在測(cè)試的過(guò)程中PNA矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀利用史密斯圓圖顯示被測(cè)物體的阻抗數(shù)據(jù)，并將所測(cè)量的阻抗數(shù)據(jù)軌跡在圓圖上進(jìn)行顯示和記錄。在PNA矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的應(yīng)用中可以通過(guò)被測(cè)物體阻抗值的變化來(lái)實(shí)時(shí)改變中波廣播發(fā)射機(jī)天線阻抗值在圓圖中的軌跡。

在中波廣播發(fā)射機(jī)天線匹配網(wǎng)絡(luò)中可以利用PNA矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的這一特性來(lái)實(shí)現(xiàn)天線網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試匹配。在某型號(hào)PNA矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)中波廣播發(fā)射機(jī)天線匹配測(cè)試中，所應(yīng)用的PNA矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀為一種單測(cè)試通道、彩屏便攜式設(shè)備，其在對(duì)中波廣播發(fā)射機(jī)天線阻抗進(jìn)行測(cè)試時(shí)其測(cè)試頻率在1kHz～120MHz，其測(cè)試頻率完全能夠滿足中波測(cè)試的需求。

在應(yīng)用某型號(hào)PNA矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)中波廣播發(fā)射機(jī)天線阻抗進(jìn)行測(cè)試時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)試范圍為：測(cè)插損時(shí)80dB， 回?fù)p50dB，增益為-20dB～+30dB。某型號(hào)PNA矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)中波天線阻抗進(jìn)行實(shí)測(cè)時(shí)，由于中波發(fā)射機(jī)天線主要工作在±4.5kHz的帶寬范圍內(nèi)，實(shí)測(cè)時(shí)可以將某型號(hào)PNA矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的帶寬放寬到±10kHz，將某型號(hào)PNA矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的起始掃描頻率設(shè)置在發(fā)射機(jī)的頻率附近用以完全覆蓋發(fā)射機(jī)天線頻率。

以某發(fā)射臺(tái)頻率為例其中央臺(tái)所使用的頻率為979kHz，在某型號(hào)PNA矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的設(shè)置中將掃頻方案的起始頻率設(shè)置為969kHz，終止頻率設(shè)置為989kHz，以每1kHz為基準(zhǔn)設(shè)置測(cè)試點(diǎn)，總計(jì)21個(gè)測(cè)試點(diǎn)。接著選擇< 測(cè)： 回?fù)p>，按【執(zhí)行】鍵，畫面轉(zhuǎn)成阻抗圓圖，首先進(jìn)行開路校正，將測(cè)試兩個(gè)夾子分開，光標(biāo)在R=0 點(diǎn)閃動(dòng)；直到出現(xiàn)< 校：短路> 字樣， 再將測(cè)試兩個(gè)夾子短接。光標(biāo)在R=∞ 點(diǎn)閃動(dòng)。

在使用某型號(hào)PNA矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行測(cè)試的過(guò)程中為了確保測(cè)試的精度，需要對(duì)某型號(hào)PNA矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行校零反射，在校零作業(yè)時(shí)使用某型號(hào)PNA矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀中的校零選項(xiàng)來(lái)對(duì)某標(biāo)準(zhǔn)的50Ω純電阻進(jìn)行檢測(cè)，PNA測(cè)試儀校零之前要確保測(cè)試儀的有效定向性與所測(cè)負(fù)載相當(dāng)。。

測(cè)試時(shí)首先將某型號(hào)PNA矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀中的測(cè)試夾子分別與天線饋線與地線相連接，連接后某型號(hào)PNA矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀顯示屏圓圖中將會(huì)就饋線、匹配網(wǎng)絡(luò)、中波發(fā)射機(jī)天線所組成的天饋線系阻抗值軌跡進(jìn)行顯示，利用某型號(hào)PNA矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀所顯示的軌跡值來(lái)對(duì)中波發(fā)射機(jī)天線進(jìn)行匹配網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試與調(diào)整，通過(guò)對(duì)電抗元件進(jìn)行調(diào)整將使得整個(gè)系統(tǒng)中復(fù)合阻抗中的實(shí)部部分的阻值為50Ω，虛部部分為0。

除了直接調(diào)整外還可以先在天調(diào)室中對(duì)中波發(fā)射機(jī)天線與匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)配之后再接入饋線對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重新的調(diào)配，從而使中波發(fā)射機(jī)天線能夠獲得最優(yōu)配置。在使用某型號(hào)PNA矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行測(cè)試時(shí)為提高測(cè)試精度可以加入反射電橋，接入在某型號(hào)PNA矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀中的輸入和輸出端口的反射電橋?qū)⒛軌蛴行У奶岣邷y(cè)試系統(tǒng)信雜比。

3 做好中波廣播發(fā)射機(jī)天線匹配網(wǎng)絡(luò)的調(diào)整

在完成了對(duì)于中波廣泛發(fā)射機(jī)天線阻抗的測(cè)試后需要對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。調(diào)整時(shí)應(yīng)當(dāng)盡量確保矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀所顯示的阻抗軌跡進(jìn)行集中，以確保調(diào)整后匹配帶寬能夠獲得較大的寬度。根據(jù)所測(cè)得的阻抗將分為3種不同的情況對(duì)中波廣播發(fā)射機(jī)天線進(jìn)行匹配網(wǎng)絡(luò)調(diào)整：

（1）阻抗的實(shí)部為50Ω而虛部不等于0時(shí)。阻抗虛部為正值時(shí)，在這一情況下串入適當(dāng)?shù)娜菘辜纯赏瓿蓪?duì)于匹配網(wǎng)絡(luò)的匹配，串聯(lián)電容時(shí)可以采用并接銅皮的方式來(lái)方便地調(diào)節(jié)阻抗值。阻抗虛部為負(fù)值時(shí)，并入感抗并減窄或是改細(xì)引線。

（2）在阻抗實(shí)部阻值超過(guò)50Ω時(shí)，匹配調(diào)節(jié)將采用先并后串的調(diào)節(jié)方式，使用網(wǎng)絡(luò)分析儀分別在開路和短路情況下進(jìn)行測(cè)試并校正。而后接入待測(cè)負(fù)載調(diào)節(jié)并聯(lián)阻抗元件使得天線的阻抗實(shí)部軌跡落在50Ω的恒阻圓內(nèi)，并通過(guò)調(diào)節(jié)串聯(lián)電阻對(duì)阻抗進(jìn)行精確調(diào)節(jié)。通過(guò)對(duì)并聯(lián)和串聯(lián)元件進(jìn)行反復(fù)調(diào)節(jié)以使得中頻發(fā)射機(jī)天線的駐波比最小且全頻帶內(nèi)比較均勻。

（3）中頻發(fā)射機(jī)天線阻抗的實(shí)部小于50Ω時(shí)，將采用先串后并的匹配網(wǎng)絡(luò)方式，具體做法是先復(fù)位，重測(cè)一次。在測(cè)試端口短路時(shí)，校開路；開路時(shí)校短路。此時(shí)圓圖已成為導(dǎo)納圓圖，在此圖上對(duì)中頻發(fā)射機(jī)天線阻抗徑向相應(yīng)的調(diào)配。

結(jié)語(yǔ)

中波廣播發(fā)射機(jī)天線阻值由于受環(huán)境、氣候等因素的影響使得其會(huì)發(fā)生一定的波動(dòng)，致使天線發(fā)射機(jī)的工作狀態(tài)并不穩(wěn)定。因此需要定期對(duì)中波廣播發(fā)射機(jī)天線進(jìn)行匹配網(wǎng)絡(luò)調(diào)測(cè)，確保中波廣播發(fā)射機(jī)天線能夠獲得良好的傳輸質(zhì)量。本文就如何做好中波廣播發(fā)射機(jī)天線的調(diào)測(cè)進(jìn)行了分析介紹。

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