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        P D M1 K W全固態(tài)中波發(fā)射機阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的防雷設(shè)計

        2018-06-11 13:10:42鄒慶彬
        數(shù)字通信世界 2018年5期
        關(guān)鍵詞:角為阻抗匹配電抗

        鄒慶彬

        (廣東省海豐中波轉(zhuǎn)播臺,汕尾 516400)

        功率合成器的輸出口阻抗等效到發(fā)射機輸出的負(fù)載阻抗一般不會剛好等于饋線波阻抗,匹配網(wǎng)絡(luò)的主要作用,就是把饋線阻抗調(diào)整為合成器的輸出阻抗。T、π網(wǎng)絡(luò)都可以做到,而對固態(tài)機而言,該網(wǎng)絡(luò)除了要阻抗匹配,而且還要有同時具備抗雷擊的能力。由于發(fā)射機的功放模塊是場效應(yīng)管,當(dāng)天線遭到雷擊等原因,塔基放電球放電時天線阻抗直接同地短路,此時功放電路里將產(chǎn)生過大的瞬態(tài)電壓、電流,導(dǎo)致功放模塊燒壞。

        通常,我們在輸出網(wǎng)絡(luò)中把阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計成相移-45°網(wǎng)絡(luò),當(dāng)負(fù)載短路時功放側(cè)的等效阻抗呈感性。負(fù)載短路通常是鐵塔基部出現(xiàn)雷擊放電時引起的。因此,為了有效防止雷擊對功放模塊的損壞,在塔基短路時,還必須確保發(fā)射機輸出口處同樣處于短路狀態(tài)。因此,我們在天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中附加進(jìn)去一個相移網(wǎng)絡(luò),使這兩點的相位差為180°的整數(shù)倍,最終使整個網(wǎng)絡(luò)起到防雷的效果。

        1 T型匹配網(wǎng)絡(luò)

        圖1是阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)圖, L4的作用是調(diào)諧,串臂L6的作用是調(diào)載,并臂L5、C6與三次諧波頻率串聯(lián)諧振,這三個元件組成了三次諧波陷波器,在網(wǎng)絡(luò)中起到抑制三次諧波的作用。對基波來說,L5、C6串臂的等效電路如圖1(b)所示,是一個T型匹配網(wǎng)絡(luò)。接下來,我們對對圖1(c)的電路分析計算。

        圖1 T型匹配網(wǎng)絡(luò)分析圖

        以上公式中β為半邊電路的相移角,那么整個網(wǎng)絡(luò)的相移角則為2β。

        當(dāng)R短路時,如圖2(d)所示XL直接與二個XC并聯(lián),且等效為電抗,其值為QR(1+Q2)/(1-Q2)。該等效電抗再與左側(cè)電感串聯(lián),其電抗值為X=2Q/(1-Q2)R。如果整個網(wǎng)絡(luò)的相移角為-45°,則X=(2tgβ/1-tg2β)·R=Rtg45°=R,也就是說,如果上述T網(wǎng)絡(luò)的相移角為-45°,且負(fù)載阻抗R為50Ω,當(dāng)輸出短路時,則等效阻抗由純阻50Ω轉(zhuǎn)為感抗50Ω。

        實際上,阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常選用這種相移角為-45°的T網(wǎng)絡(luò)。那么通過計算,各元件在工作頻率時的阻抗值為:

        此時再用帶入XL5和XC6的值,就可以計算出C6、L5的值。

        2 π型匹配網(wǎng)絡(luò)

        圖2(a)所示π型網(wǎng)絡(luò)也是一種常用的阻抗匹配電路。如果要求對象阻抗均為R,相移角為φ時,則:

        X1、X2取上面符號時,如果φ為正值,輸出相位超前,如果φ為負(fù)值,輸出則相位滯后。當(dāng)φ=45°時,若輸出端如 圖2(b)所示被短路,該電路的等效阻抗則相應(yīng)地變?yōu)閖R。

        圖2 π型匹配網(wǎng)絡(luò)分析圖

        圖2(c)和(d)是兩種廣泛用于全固態(tài)發(fā)射機輸出網(wǎng)絡(luò)的電路,圖2(c)中C3和L3組成的并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)于三次諧波并聯(lián)諧振,那么它對工作頻率來說呈電感性,最后它們與兩個C1構(gòu)成一個低通型π網(wǎng)絡(luò);圖2(d)是一種高通型π網(wǎng)絡(luò),C2、L2與三次諧振形成串聯(lián)諧振,對工作頻率呈容性,而且該容抗與C1正好相等。

        3 結(jié)束語

        綜上所述,發(fā)射機的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的主要作用是把饋線加天饋系統(tǒng)的阻抗經(jīng)過調(diào)整匹配,使其跟輸出合成器的阻抗達(dá)到一致,并最終使輸出達(dá)到匹配。我們在設(shè)計網(wǎng)絡(luò)時,注意恰當(dāng)選擇元件值,同時嚴(yán)格控制負(fù)載短路時等效到功放側(cè)等效負(fù)載阻抗的電抗性質(zhì)和阻抗值,從而實現(xiàn)對功放模塊進(jìn)行有效的保護(hù),避免雷擊造成損壞。

        [1] 張丕灶,張建安,張海櫻.全固態(tài)脈寬調(diào)制中波發(fā)射機[M].廈門大學(xué)出版社,2005.

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