阻抗電橋在調幅廣播天線測量中的應用分析

盧定燕

（國家新聞出版廣電總局2023臺，海南　臨高　573183）

阻抗電橋在調幅廣播天線測量中的應用分析

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幅廣播天線阻抗設計的阻抗測量儀器。介紹了運行阻抗電橋使用方法和在廣播天線測量中的優點，并進行了舉例說明。

阻抗電橋；傳輸線；阻抗測量；注意事項

引言

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

1　運行阻抗電橋的特點

在使用傳統電橋測得的測量值來調節匹配電路時，往往會發現所加入的功率并不能獲得讓人最滿意的匹配，這是因為傳統電橋通常不可以在較高的功率下進行測量，一般測量的都是負載的冷阻抗。

在正常環境下，在額定功率下加在負載上的電壓與在負載中所流動的電流的復數比率就被定義為“運行阻抗”。例如，在天線系統中，處在自由空間的單個輻射器在工作時有固定電阻，當放在定向天線陣中就與其他輻射元件相聯合，鄰近輻射器的耦合阻抗使運行阻抗與固有阻抗有差別。當普通的電橋接入在天線電路內，對某復式定向天線各種元件的運行阻抗進行測量時，就完全干擾了各個輻射器之內的電流的幅度與相位的關系，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絡中準確測出整個系統的運行阻抗值。

2　運行阻抗電橋的基本工作原理

發生器G及負載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。兩個傳輸線的耦合系數為K。在靠近負載的第二傳輸線一端接表頭電路而緊靠發生器的一端接可變標準電抗，這些標準的組合值被定義為ΖS。

在主傳輸線上有兩個波：一個是把能量從發生器送到負載的直達波。用W來表示，另一個為反射波用ΓLW來表示。參數ΓL是負載阻抗ZL對特性阻抗Z01的反射系數。由于耦合系數K，這兩個波在第二個傳輸線上感應出兩個波；一個波是朝向ZS方向傳播的，其值為KW，另一個感應波是朝向表頭方向傳播的其值為KΓLW。如果負載阻抗ZS不等于Z02，在傳輸線上產生第三個波，其值大小為KΓSW。這個波方向是向表頭傳播的。當然，ZS對Z02的反射系數為ΓS。

因為有兩個波到達表頭電路，他們是KΓSW及KΓLW。如果這兩個波大小相等且相位相反，表頭上的指示將為零。電橋為零的條件將是：

反射系數ΓL及ΓS為：

有上述方程式可解出ΖL值：

3　運行阻抗電橋的使用說明

運行阻抗電橋在機箱的兩邊凹槽內裝有一對UHF連接器。在正對連接器的上面板上做有標記，右邊連接器的上面板上標記為IN，左邊的連接器的上面板標記為OUT。在正常情況下，功率源被接在IN連接器上，而負載被接在OUT連接器上。

面板下部分的一組調節度盤用以改變內部可變電阻。右度盤用R來標示，是以Ω阻值標定的。正對著度盤上部兩個可撥動開關為電阻加法器開關，當加法器開關處在零位置時表示未打開。當這兩個開關中某一個處在其他位置時，緊靠開關的電阻值就被加到R的讀數中，因而獲得負載的電阻值。這兩個加法器開關可以進行任意組合，以便把電橋的電阻量程擴展到1000Ω。

左邊的度盤是頻率為1MHz電抗，以Ω阻值來標定，用X/FMC來標記。該度盤的上面安裝有兩個電抗加法器開關，當加法器開關處在0（Zero）位置時，表示未打開。如果二者之一處在其他位置時，緊靠開關處上標有的電抗值就加在度盤的讀數上，從而獲得在1MHz的電抗值。對這兩個加法器開關可以進行任意組合，以便在1MHz上把電抗量程擴展到±900Ω，當在頻率大于1MHz進行測量時，電抗的讀數必需加以修正，就是乘以一個以MHz為單位的頻率讀數。例如；如果在1.5MHz進行測量時，加法器開關和X度盤的讀數為250Ω，則實際負載電抗值為1.5M×250Ω=375Ω。

在面板中央兩個度盤之間有一個L-C開關，它是為選擇正或負電抗負載使用的。如果負載是感性的，則開關必須放在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。當負載是容性時，開關必須放在C位置上，且電抗值為-j值。只有當開關放置在正確位置時電橋才能獲得零值。

4　額定功率下在線阻抗測量

在利用運行阻抗電橋測量同軸傳輸線上各點的阻抗時，需要斷開傳輸線，傳輸線電源接入電橋的IN連接器，帶有負載的傳輸線端接到OUT連接器。在這種連接方式下，可把高達5kW的功率加到電橋上。按下述方法來調節度盤；表頭開關在置于DIR位置，放大器開關置于OUT位置，增益（SEN）控制置于最小值（滿度逆時針），R度盤置于零位，L度盤置于零位，L-C開關置于L位置。全部加法器開關都置于零位，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的指示，然后調節R及X度盤，使表頭的讀數最小。當X度盤從零開始增大時，如果表頭的讀數在下降，則負載為感性并可獲得零值。當X度盤從零開始增大時，表頭的讀數也在增加則為容性負載，因此L-C開關必須改換為C位置，當表頭獲得最小值后，增益控制進一步加大，并對R和X度盤作附加調節，直到獲得一個即深又陡的零值為止。記下R和X的讀數，其中X的讀數要像以前所描述那樣加以頻率修正。

當加大R或X度盤的讀數時，如果調到最大值時仍沒有獲得零值，則將需要接通一個或多個加法器開關。當通過這些開關來獲得零值時，加法器開關所標示的讀數就要加在度盤的讀數中，以便獲得負載的阻抗值。

5　使用中的注意事項

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

2）在復式天線系統的測量過程中，往往發現一個或多個部件有一定的負運行阻抗，從其他所有部件所耦合的總阻抗超過該元件的固有阻抗，通常該部件會把功率反饋到匹配網絡中。在測量負阻抗的大小時，要反接電橋，電橋以正常的方式進行運轉從而由電橋的度盤上讀出阻抗值，在這種情況下，負載的阻抗實際為負阻抗。

3）大功率電路的測量。當測量大功率電路時，可能會出現危險的射頻電壓，因此請注意在加功率之前一定要把儀器接地，以確保人身和設備的安全。

6　結語

同傳統的電橋相比，運行阻抗電橋測量范圍更廣，測量結果更加精確，在廣播發射天線阻抗測量時，即使同網絡分析儀相比較，也具有一定的優勢。

（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

2016-04-26

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