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        淺談矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀在阻抗匹配測量中的應(yīng)用

        2017-10-17 11:35:37
        數(shù)字傳媒研究 2017年7期
        關(guān)鍵詞:測量

        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

        TN83

        B

        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

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