祝彪

【摘要】 短波天線調(diào)諧器技術(shù)是實現(xiàn)發(fā)射機與天線匹配和高效率耦合的最有效的方法。本文介紹了天線配諧試驗中的調(diào)諧失敗問題，深入研究了使用天線模擬器解決這一類問題的方法，并通過試驗證明該方法可行性。

【關(guān)鍵詞】 短波天線調(diào)諧器 天線模擬器 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀

一、引言

短波通信[1]效果的好壞，與天線的帶寬、增益、駐波比、方向性等因素密切相關(guān)，因此在短波通信中，選用一個性能良好的天線對于改善通信效果極為重要。常用的天線一般分為寬帶天線和窄帶天線。實現(xiàn)寬帶天線相對困難，其中最有效的方法就是在發(fā)射機與天線之間使用天線調(diào)諧器，實現(xiàn)發(fā)射機與天線的完全匹配，將發(fā)射機信號最大效率地向空中發(fā)射出去[2]。本文針對短波天線調(diào)諧器與天線的匹配問題進行了詳細的論述，并對解決該問題的方法進行了深入的探討。

二、天線配諧試驗中的失諧問題

短波電臺發(fā)射機輸出阻抗約為50Ω，而短波天線的阻抗特性隨頻率變化比較明顯，一般從幾歐姆到幾百歐姆，甚至達到千歐級別，此外，天線的阻抗還受到相應(yīng)工作環(huán)境的影響，如機載天線，車載天線，艦載天線，飛機，汽車，艦船就是天線的一部分，這些因素給短波天調(diào)的配諧工作帶來較大的困難，常常出現(xiàn)較多頻點調(diào)諧失敗的問題。實際工作中，由于不具備這些工作環(huán)境，以至于必須通過制作天線模擬器，模擬真天線的阻抗，在試驗室中完成配諧工作。

三、天線模擬器的仿真

由于真天線的阻抗特性比較特殊，在全頻段不好模擬，實際中往往針對調(diào)諧失敗的頻段進行仿真，做模擬器，以便快速解決調(diào)諧失敗的問題。

要解決真天線調(diào)諧失敗的問題，首先是在實際工作環(huán)境中進行配諧試驗，找出調(diào)諧失敗的頻段，同時測量真天線的阻抗特性，對配諧失敗的頻段進行仿真。以圖1為例，它是某機載天線通過矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測得的2MHz～30MHz頻率范圍內(nèi)阻抗特性圖。在配諧試驗中，發(fā)現(xiàn)16MHz和25MHz附近存在許多調(diào)諧失敗的頻點，因此，僅對10MHz～30MHz這一段頻點進行仿真。

10MHz～30MHz天線模擬器原理圖如圖2所示：

由于該頻段內(nèi)的阻抗比較低，功率電阻選用的阻值是10Ω；整個頻段是處于容性區(qū)，這時網(wǎng)絡(luò)采用串接電感 L1和并聯(lián)到地電容C2來實現(xiàn)阻抗變換，加入串聯(lián)電容C1作為平衡調(diào)整器件。在仿真的過程中，對網(wǎng)絡(luò)器件的取值進行調(diào)整，尋找10.7MHz，16.2 MHz、22.7 MHz、29.5 MHz作為關(guān)鍵點以達到最接近真天線阻抗特性的組合。考慮到這四個點在阻抗圓圖中的位置比較均勻、特殊，因此當(dāng)這四個點的阻抗仿真數(shù)據(jù)如圖3所示，依次為3.78-j101.05，3.78-j55.33，3.78-j25.57，3.78-j4.65，而實測數(shù)據(jù)為1.59-j110，5.92-j52.8，1.73-j29，3.75-j4.56。兩者比較接近屬于允許范圍內(nèi)，即可認為網(wǎng)絡(luò)器件取值調(diào)整到位。

將10MHz～30MHz天線模擬器仿真阻抗特性圖與真天線阻抗特性圖比較，在整個頻段內(nèi)阻抗分布相似，關(guān)鍵點的阻抗值接近真實測量值，確定該天線模擬器網(wǎng)絡(luò)仿真完成。

四、天線模擬器的制作

天線模擬器本質(zhì)上是電阻、電感、電容組成的簡單網(wǎng)絡(luò)，也就是將一個固定阻值的電阻，通過簡單的網(wǎng)絡(luò)變換為在特定頻率段內(nèi)呈現(xiàn)一定規(guī)律且連續(xù)的阻抗。其中電阻是滿足一定功率容量的功率電阻，起到吸收功率，減小輻射的作用；電感和電容要具備高Q值，高耐壓特性，起變化阻抗特性的作用。

通過仿真得到天線模擬器的網(wǎng)絡(luò)形式及器件取值。以此為準進行實物的制作，在制作過程中由于印制板布線、網(wǎng)絡(luò)器件實際值有誤差等因素的影響，使實際的天線模擬器阻抗特性與真天線阻抗特性有些許差異，這時通過微調(diào)整網(wǎng)絡(luò)器件實際取值來逐步完善，將差異最小化，完成天線模擬器的制作。

五、配諧試驗

天線模擬器制作完成后，將其連接到短波天調(diào)上，對調(diào)諧失敗的頻點進行手動調(diào)諧，查找失敗原因，修改調(diào)諧流程，將調(diào)諧失敗的頻點改好。

由于天線模擬器阻抗特性與真天線存在差異，2013年，設(shè)計人員將改好的天調(diào)安裝在某飛機上進行真天線配諧試驗，最終實現(xiàn)全頻段的良好配諧，從而證明了該方法在解決實際問題時具有可行性。

六、結(jié)論

天線模擬器具有和真天線相似的阻抗特性，可在試驗室中替代真天線使用，提高無線電通信設(shè)備的試驗室測試結(jié)果準確性，提高生產(chǎn)效率和節(jié)約成本。

參 考 文 獻

[1] 胡中豫.現(xiàn)代短波通信[M].北京：國防工業(yè) 版社，2003.

[2] 馮曉雯. 短波天線調(diào)諧器技術(shù)[J]. 軍事通信技術(shù)， 2006，27（2）：51～54.