盧定燕

（國家新聞出版廣電總局2023臺，海南　臨高　573183）

阻抗電橋在調(diào)幅廣播天線測量中的應(yīng)用分析

盧定燕

（國家新聞出版廣電總局2023臺，海南臨高573183）

阻抗電橋是專為測量調(diào)幅廣播天線阻抗設(shè)計(jì)的阻抗測量儀器。介紹了運(yùn)行阻抗電橋使用方法和在廣播天線測量中的優(yōu)點(diǎn)，并進(jìn)行了舉例說明。

阻抗電橋；傳輸線；阻抗測量；注意事項(xiàng)

引言

電橋是各廣播發(fā)射臺天線阻抗測量的常用測量儀器。在進(jìn)行天線阻抗測量時(shí)，對于采用傳統(tǒng)模式設(shè)計(jì)的電橋來說，鄰近天線工作時(shí)的干擾及來自頻率相接近的強(qiáng)信號的干擾往往會(huì)讓測量人員無比的困擾。而這種新型運(yùn)行阻抗電橋在設(shè)計(jì)上與傳統(tǒng)電橋有很大的不同，該電橋不僅可處理較高的功率電平，且引入的介入效應(yīng)極小，并可直接插入電路中，在額定功率下測量負(fù)載的運(yùn)行阻抗。

1　運(yùn)行阻抗電橋的特點(diǎn)

在使用傳統(tǒng)電橋測得的測量值來調(diào)節(jié)匹配電路時(shí)，往往會(huì)發(fā)現(xiàn)所加入的功率并不能獲得讓人最滿意的匹配，這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)電橋通常不可以在較高的功率下進(jìn)行測量，一般測量的都是負(fù)載的冷阻抗。

在正常環(huán)境下，在額定功率下加在負(fù)載上的電壓與在負(fù)載中所流動(dòng)的電流的復(fù)數(shù)比率就被定義為“運(yùn)行阻抗”。例如，在天線系統(tǒng)中，處在自由空間的單個(gè)輻射器在工作時(shí)有固定電阻，當(dāng)放在定向天線陣中就與其他輻射元件相聯(lián)合，鄰近輻射器的耦合阻抗使運(yùn)行阻抗與固有阻抗有差別。當(dāng)普通的電橋接入在天線電路內(nèi)，對某復(fù)式定向天線各種元件的運(yùn)行阻抗進(jìn)行測量時(shí)，就完全干擾了各個(gè)輻射器之內(nèi)的電流的幅度與相位的關(guān)系，因此被測的元件沒有獲得正常耦合阻抗，而新型電橋可以直接插入各種元件的電路、各種傳輸線或各種匹配網(wǎng)絡(luò)中準(zhǔn)確測出整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行阻抗值。

2　運(yùn)行阻抗電橋的基本工作原理

發(fā)生器G及負(fù)載ΖL之間插入特性阻抗為Ζ01的短傳輸線。傳輸線部分的特性阻抗為Ζ02，與傳輸線的初級部分有輕微的耦合。兩個(gè)傳輸線的耦合系數(shù)為K。在靠近負(fù)載的第二傳輸線一端接表頭電路而緊靠發(fā)生器的一端接可變標(biāo)準(zhǔn)電抗，這些標(biāo)準(zhǔn)的組合值被定義為ΖS。

在主傳輸線上有兩個(gè)波：一個(gè)是把能量從發(fā)生器送到負(fù)載的直達(dá)波。用W來表示，另一個(gè)為反射波用ΓLW來表示。參數(shù)ΓL是負(fù)載阻抗ZL對特性阻抗Z01的反射系數(shù)。由于耦合系數(shù)K，這兩個(gè)波在第二個(gè)傳輸線上感應(yīng)出兩個(gè)波；一個(gè)波是朝向ZS方向傳播的，其值為KW，另一個(gè)感應(yīng)波是朝向表頭方向傳播的其值為KΓLW。如果負(fù)載阻抗ZS不等于Z02，在傳輸線上產(chǎn)生第三個(gè)波，其值大小為KΓSW。這個(gè)波方向是向表頭傳播的。當(dāng)然，ZS對Z02的反射系數(shù)為ΓS。

因?yàn)橛袃蓚€(gè)波到達(dá)表頭電路，他們是KΓSW及KΓLW。如果這兩個(gè)波大小相等且相位相反，表頭上的指示將為零。電橋?yàn)榱愕臈l件將是：

反射系數(shù)ΓL及ΓS為：

有上述方程式可解出ΖL值：

3　運(yùn)行阻抗電橋的使用說明

運(yùn)行阻抗電橋在機(jī)箱的兩邊凹槽內(nèi)裝有一對UHF連接器。在正對連接器的上面板上做有標(biāo)記，右邊連接器的上面板上標(biāo)記為IN，左邊的連接器的上面板標(biāo)記為OUT。在正常情況下，功率源被接在IN連接器上，而負(fù)載被接在OUT連接器上。

面板下部分的一組調(diào)節(jié)度盤用以改變內(nèi)部可變電阻。右度盤用R來標(biāo)示，是以Ω阻值標(biāo)定的。正對著度盤上部兩個(gè)可撥動(dòng)開關(guān)為電阻加法器開關(guān)，當(dāng)加法器開關(guān)處在零位置時(shí)表示未打開。當(dāng)這兩個(gè)開關(guān)中某一個(gè)處在其他位置時(shí)，緊靠開關(guān)的電阻值就被加到R的讀數(shù)中，因而獲得負(fù)載的電阻值。這兩個(gè)加法器開關(guān)可以進(jìn)行任意組合，以便把電橋的電阻量程擴(kuò)展到1000Ω。

左邊的度盤是頻率為1MHz電抗，以Ω阻值來標(biāo)定，用X/FMC來標(biāo)記。該度盤的上面安裝有兩個(gè)電抗加法器開關(guān)，當(dāng)加法器開關(guān)處在0（Zero）位置時(shí)，表示未打開。如果二者之一處在其他位置時(shí)，緊靠開關(guān)處上標(biāo)有的電抗值就加在度盤的讀數(shù)上，從而獲得在1MHz的電抗值。對這兩個(gè)加法器開關(guān)可以進(jìn)行任意組合，以便在1MHz上把電抗量程擴(kuò)展到±900Ω，當(dāng)在頻率大于1MHz進(jìn)行測量時(shí)，電抗的讀數(shù)必需加以修正，就是乘以一個(gè)以MHz為單位的頻率讀數(shù)。例如；如果在1.5MHz進(jìn)行測量時(shí)，加法器開關(guān)和X度盤的讀數(shù)為250Ω，則實(shí)際負(fù)載電抗值為1.5M×250Ω=375Ω。

在面板中央兩個(gè)度盤之間有一個(gè)L-C開關(guān)，它是為選擇正或負(fù)電抗負(fù)載使用的。如果負(fù)載是感性的，則開關(guān)必須放在L位置上以便獲得零值，從電抗度盤上獲得的電抗值為+j值。當(dāng)負(fù)載是容性時(shí)，開關(guān)必須放在C位置上，且電抗值為-j值。只有當(dāng)開關(guān)放置在正確位置時(shí)電橋才能獲得零值。

4　額定功率下在線阻抗測量

在利用運(yùn)行阻抗電橋測量同軸傳輸線上各點(diǎn)的阻抗時(shí)，需要斷開傳輸線，傳輸線電源接入電橋的IN連接器，帶有負(fù)載的傳輸線端接到OUT連接器。在這種連接方式下，可把高達(dá)5kW的功率加到電橋上。按下述方法來調(diào)節(jié)度盤；表頭開關(guān)在置于DIR位置，放大器開關(guān)置于OUT位置，增益（SEN）控制置于最小值（滿度逆時(shí)針），R度盤置于零位，L度盤置于零位，L-C開關(guān)置于L位置。全部加法器開關(guān)都置于零位，然后向電路施加功率并加大增益（SEN）控制，直到在表頭上獲得向高刻度偏轉(zhuǎn)的指示，然后調(diào)節(jié)R及X度盤，使表頭的讀數(shù)最小。當(dāng)X度盤從零開始增大時(shí)，如果表頭的讀數(shù)在下降，則負(fù)載為感性并可獲得零值。當(dāng)X度盤從零開始增大時(shí)，表頭的讀數(shù)也在增加則為容性負(fù)載，因此L-C開關(guān)必須改換為C位置，當(dāng)表頭獲得最小值后，增益控制進(jìn)一步加大，并對R和X度盤作附加調(diào)節(jié)，直到獲得一個(gè)即深又陡的零值為止。記下R和X的讀數(shù)，其中X的讀數(shù)要像以前所描述那樣加以頻率修正。

當(dāng)加大R或X度盤的讀數(shù)時(shí)，如果調(diào)到最大值時(shí)仍沒有獲得零值，則將需要接通一個(gè)或多個(gè)加法器開關(guān)。當(dāng)通過這些開關(guān)來獲得零值時(shí)，加法器開關(guān)所標(biāo)示的讀數(shù)就要加在度盤的讀數(shù)中，以便獲得負(fù)載的阻抗值。

5　使用中的注意事項(xiàng)

1）使用調(diào)諧電路可增加檢測器靈敏度。當(dāng)所加的功率較低時(shí)，為了獲得較精確的零值就要增加指示表的靈敏度。TUNE開關(guān)是置于高位還是低位，主要取決于工作頻率。當(dāng)置于TUNELO位置時(shí)諧振電路的可調(diào)范圍為530kHz到1100kHz，而在TUNE HI位置時(shí)諧振電路的可調(diào)范圍為1100kHz 到2500kHz。

2）在復(fù)式天線系統(tǒng)的測量過程中，往往發(fā)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)部件有一定的負(fù)運(yùn)行阻抗，從其他所有部件所耦合的總阻抗超過該元件的固有阻抗，通常該部件會(huì)把功率反饋到匹配網(wǎng)絡(luò)中。在測量負(fù)阻抗的大小時(shí)，要反接電橋，電橋以正常的方式進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)從而由電橋的度盤上讀出阻抗值，在這種情況下，負(fù)載的阻抗實(shí)際為負(fù)阻抗。

3）大功率電路的測量。當(dāng)測量大功率電路時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)的射頻電壓，因此請注意在加功率之前一定要把儀器接地，以確保人身和設(shè)備的安全。

6　結(jié)語

同傳統(tǒng)的電橋相比，運(yùn)行阻抗電橋測量范圍更廣，測量結(jié)果更加精確，在廣播發(fā)射天線阻抗測量時(shí)，即使同網(wǎng)絡(luò)分析儀相比較，也具有一定的優(yōu)勢。

（編輯：賈娟）Im pedance Analysis of App lication of Bridge in Am p litude M odulated Radio

Lu DingYan
（The State Adm inistration of Press and Publication，Lingao Hainan 573183）

This paper analyzes the operation characteristics of impedance bridge，expounds the basic working principle of impedance bridge operation，the use of impedance bridge operationmode，describes thematters needing attention in using.

impedance bridge；transmission line；impedancemeasurement；consideration

TN934

A

2095-0748（2016）11-0043-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.11.18

工程技術(shù)

2016-04-26

盧定燕（1979—），女，海南樂東人，本科，畢業(yè)于河北工業(yè)大學(xué)，現(xiàn)就職于國家新聞出版廣電總局2023臺，研究方向：廣播發(fā)送技術(shù)。