楊 彬

淺談矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀在阻抗匹配測量中的應(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 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)，使用快速簡練的方法對已出現(xiàn)偏差的系統(tǒng)做出調(diào)整是維護好發(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)分析儀中的各項功能為基礎(chǔ)。本文就筆者實際工作淺談失量網(wǎng)絡(luò)分析儀在阻抗匹配測量中的應(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、難點。中波廣播天饋系統(tǒng)中，從發(fā)射機、饋管到發(fā)射天線，每一組設(shè)備的輸出阻抗不一致，這就需要機箱網(wǎng)絡(luò)和天調(diào)網(wǎng)絡(luò)進行“阻抗轉(zhuǎn)化”，如圖1所示，使每一個部分能達到功率傳輸最大化。

圖1 中波天饋線結(jié)構(gòu)圖

以10KW中波廣播發(fā)射機為例：發(fā)射機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。可見，在高頻信號傳輸?shù)膯畏较蛏?，阻抗匹配問題可以簡單的理解為：機箱網(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)化為天線實際阻抗。以上阻抗轉(zhuǎn)化的人為調(diào)整需要的測量工具主要是網(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)形式進行測量，有實部虛部之分，使之能體現(xiàn)出被測體設(shè)備的相頻特性，更適合于中波匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計思路，符合實際測量的需求。因此，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀是中波廣播發(fā)射技術(shù)中常用的測量工具。

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

2 中波網(wǎng)絡(luò)阻抗測量方法

2.1 測量位置

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。在實際應(yīng)用中，快速處理此類問題，就需要找準(zhǔn)測量方法和測量點。所以，在保障播出的情況下，測量的位置應(yīng)當(dāng)先從發(fā)射機高頻輸出端開始，使用矢網(wǎng)測量饋管+天調(diào)網(wǎng)絡(luò)+天線的特性阻抗應(yīng)為50Ω，如果實部、虛部數(shù)值在±5以內(nèi)，可調(diào)節(jié)機箱網(wǎng)絡(luò)，使之匹配到測數(shù)值上，待突發(fā)情況之后，再進行測量細(xì)調(diào)。若數(shù)值在±5以上時，就需要調(diào)整天調(diào)網(wǎng)絡(luò)，測量位置在其輸入端，而后調(diào)整機箱網(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（以下簡稱矢網(wǎng)），測量阻抗時，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。

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

首先，點擊“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量需要的CH1；點擊“FUNCTION”區(qū)的“MARKER”頻標(biāo)鍵，軟鍵操作保留一個頻標(biāo)點（倒三角指示）。以上兩步操作是為了使畫面簡潔，便于讀值，分析數(shù)據(jù)。再次，點擊“FUNCTION”區(qū)的“FORMAT”格式鍵，軟鍵選擇“圓圖”；點擊“FUNCTION”區(qū)的“MEAS”測量鍵，軟件選擇“反射測量”。以上兩步操作設(shè)置選定了阻抗測量的主要應(yīng)用方法。接下來通過點擊“SOURCE”輸出信號源區(qū)的四個按鍵，以兩種鍵入方式，確定測量需要的頻率。

最后，將測試線接到“RF OUT”射頻輸出端口，再點擊“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，就可以對高頻端口進行測量了。

在校正完儀器后，由于校正的端口面在線纜末端，所以不可以更換測試電纜。

3 測量過程中抗干擾措施

在進行阻抗測試時，強電磁干擾會隨時出現(xiàn)，對測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和測量結(jié)果的可讀性帶來很大困難，這就需要使用儀器的功能，進行抗干擾處理，主要有兩種方法，一是增加測量輸出端口功率，二是使用平均數(shù)測量方法。前者的使用方法是：點擊“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)開始首次運算測量。系統(tǒng)默認(rèn)計數(shù)16次，也可以根據(jù)實際情況增加計數(shù)次數(shù)，通過鍵入需要數(shù)值實現(xiàn)。當(dāng)平均計數(shù)次數(shù)增加時，測量結(jié)果精度提高，但運算速度降低，對于應(yīng)急維護不利。

結(jié)束語

中波廣播發(fā)射系統(tǒng)中，天饋線系統(tǒng)的穩(wěn)定是保證整個系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)，對于維護應(yīng)力求快、準(zhǔn)。所以，熟練的使用工具型儀器是每個中波廣播維護人員的必修科目，本文闡述了筆者對這部分知識的理論理解和實際操作經(jīng)驗，望對同行有所幫助，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 高級工程師

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 正高級工程師