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目前我臺所有主機均使用意大利RVR電子有限公司生產(chǎn)的新一代RVR TX10000型10kW調(diào)頻水冷發(fā)射機,而發(fā)射機都是采用一個-3dB合成器把兩個5kW功放模塊的功率合成10kW的發(fā)送設(shè)備。發(fā)射機在長期使用過程中,一些功放模塊也逐漸出現(xiàn)各種故障,經(jīng)常需要更換備份功放模塊,但為了使兩個5kW功放模塊合成后輸出功率最大不平衡功率最小,就要進(jìn)行相位調(diào)整。本文就相位調(diào)整的相關(guān)知識,分析了-3dB合成器的工作原理,并結(jié)合更換功放模塊實踐經(jīng)驗,對相位調(diào)整的必要性進(jìn)一步分析總結(jié),供同行參考。
-3dB合成器的工作原理圖如圖1所示。
圖1 -3dB合成器的工作原理圖
從圖1可知,-3dB合成器有輸入端1、輸入端2、合成端3和不平衡功率吸收負(fù)載端4,不平衡功率吸收負(fù)載端4通常接50歐電阻R 。從電磁波傳輸原理以及-3dB合成器的物理結(jié)構(gòu)看,-3dB合成器的工作原理是:當(dāng)從1端口輸入相位為00功率為P的信號,2端口輸入相位為-900功率為P信號時;端口3就會獲得相位為00功率為2P的合成信號,而端口4無信號輸出,這是從理想條件下得出的結(jié)論。也就是說要端口3獲得功率為2P的合成信號,而端口4無信號輸出;必須要滿足條件:1端口和2端口輸入的信號必須是幅度相等、相位差為900 。如果不滿足上述條件,則端口3獲得的功率是小于2P的,且端口4會有不平衡功率輸出。
根據(jù)電磁波傳輸原理,當(dāng)頻率為f(波長為λ)的信號通過一定長度的同軸電纜時,信號會產(chǎn)生一定的相移;最典型的應(yīng)用就是信號通過?λ長度的同軸電纜時,信號會產(chǎn)生滯后900的相移。當(dāng)頻率為f的信號經(jīng)過由電感、電容組成的放大器時,信號也會產(chǎn)生一定的相移。
我臺RVR TX10000型10kW調(diào)頻水冷發(fā)射機就是利用上述原理來進(jìn)行功率合成的,該發(fā)射機功率合成原理如圖2所示。
圖2 RVR TX10000型10kW調(diào)頻水冷發(fā)射機功率合成原理圖
從圖2可以看出,激勵器輸出的信號經(jīng)2分配器得到兩路相位相同的等幅信號P1和P2,P1通過5kW功放1放大后得到信號P3 ,P2通過5kW功放2放大后經(jīng)?λ同軸饋管傳輸?shù)玫脚cP3相位相差900的信號P4 ,P3和P4經(jīng)過-3dB合成器進(jìn)行功率合成得到大功率的信號P5 ,而不平衡輸出端口P6的功率為零。
RVR TX10000型10kW調(diào)頻水冷發(fā)射機在長期運行過程中,當(dāng)兩個5kW功放模塊的其中一塊出現(xiàn)故障不能正常工作時,就要更換上工作正常的5kW備份功放模塊。雖然都是5kW功放模塊,即使電路一模一樣,但由于電子器件和制作精度的離散性,使得不同5kW功放模塊對信號產(chǎn)生的相移也是不同的,為了保證輸入到-3dB合成器的兩路信號P3和P4的相位差為900,必須在更換5kW功放模塊后進(jìn)行相應(yīng)的相位調(diào)整。
那么怎樣在更換5kW功放模塊后進(jìn)行相應(yīng)的相位調(diào)整呢?我們可以利用射頻信號通過一定長度的同軸電纜時會產(chǎn)生一定相移的原理來進(jìn)行相位調(diào)整。由于兩個5kW功放模塊與-3dB合成器是硬饋管(50歐)連接不便改變其長度,所以選擇改變5kW功放模塊輸入端軟電纜線(50歐)的長度來進(jìn)行相位調(diào)整。
我們可以利用監(jiān)測50歐吸收負(fù)載端不平衡功率P6的大小來進(jìn)行相位調(diào)整。嘗試改變新?lián)Q上的5kW功放模塊輸入端軟電纜線的長度,使得50歐吸收負(fù)載端的不平衡功率P6最小,這時P3和P4的相位差接近900,合成功率P5得到最大功率,此時功率合成效率為最高。
在實踐中,我們更換過多個頻率發(fā)射機的5kW功放模塊,方法總結(jié)如下:
1.更換功放,調(diào)整相位有兩個辦法,一是調(diào)5kW功放輸入微動電容,但這個辦法用多了容易引起電容量因接觸不良改變,導(dǎo)致相位不平衡。二是準(zhǔn)備多根長度不一射頻線,加長或減短功放的輸入線,這個方法簡便,我們用得最多。圖3為我們準(zhǔn)備各種規(guī)格的射頻線。
2.調(diào)整相位時,不能馬上加到正常輸出功率來調(diào),有兩個原因,一是兩個功放不匹配,功率加不上,另外就算加上功率,因相位不平衡,吸收負(fù)載吸收功率過大,發(fā)射機很關(guān)機保護(hù)。
圖3 各種規(guī)格的射頻線
3.先開小功率,選擇合適長度的功放輸入線,使不平衡功率指示較小,再加大功率到正常播出功率,這時不平衡功率可能增大也可能減小,若減小,則選擇的輸入線長度合適,若增大則要更換輸入線長度再試。關(guān)于增大功率,不平衡功率反而減小的原因,除相位平衡外,另一原因是當(dāng)調(diào)到正常播出功率時,因先前系統(tǒng)統(tǒng)調(diào),在此輸出功率時兩個功放輸出相差不大。而小功率時,兩個功放輸出相差較大,故不平衡功率也大。
在科技高速發(fā)展的今天,各臺站技術(shù)維護(hù)的方法有多種多樣,只有在全面掌握設(shè)備原理和流程的同時,不斷探索和總結(jié)維護(hù)經(jīng)驗,才能在設(shè)備維護(hù)搶修中快速準(zhǔn)確地判斷故障部位,減少處理故障時間,從而提高臺站人員技術(shù)維護(hù)水平,保障安全播出能力。