中波天線匹配網絡的測試與調整

陳卓

中波發射天線的阻抗伴隨著氣候的不同會有很大的變化，為了使發射機工作穩定，測試中波天線，調整匹配網絡就成為了發射臺技術維護中的不可缺少的一項工作。尤其是陽泉中波臺這樣四季溫差較大的地方更是如此，文章總結了我臺通過PNA矢量網絡分析儀測試網絡性能，并根據測試結果對網絡調整的工作經驗，與同行們交流。

【關鍵詞】矢量網絡分析儀 匹配網絡 測試

陽泉中波臺現有6部10kw全固態中波廣播發射機和1部3kw全固態中波廣播發射機，負責廣播中央、山西、農村、陽泉四套節目。所有節目都已經實現“零停播”。但有時因為氣候變換等原因，發射機會出現駐波比大、功率降低等異態現象，嚴重影響了發射機“三滿”播出運行的要求。究其主要原因是由于中波發射機的天線阻抗值隨著氣候變化發生了改變，造成匹配網絡失配，致使發射機工作狀態不穩定。尤其是夏季雷雨天氣和冬季風、雪天氣更為嚴重。為了確保發射機穩定運行，我們每個月末都會對各臺網絡進行調測，以求達到最佳匹配狀態。

1 天線匹配網絡的作用

發射機輸出阻抗為50Ω、75Ω、230Ω的純電阻阻抗，通過相應阻抗的饋線送到天調室，而天線則是隨頻率和高度、邊框等參數變化的復數阻抗，它們之間需要設計一個匹配網絡，使天線實部電阻和饋線阻抗相等，并抵消天線復數阻抗中虛部電抗，完成天線阻抗和饋線阻抗的匹配，這就是天線匹配網絡的作用。

2 PNA矢量網絡分析儀使用方法

矢量網絡分析儀器是一種電磁波能量的測試設備，它能通過史密斯圓圖顯示被測物體的阻抗數據，并自動在圓圖上記錄阻抗值的軌跡，而且還能根據被測物體的阻抗值變化，實時改變阻抗值在圓圖中的軌跡。我們可以據此并串聯電抗元件來達到網絡匹配的目的。

我臺使用的是PNA3628DP型網絡分析儀，它是一種單測試通道，彩屏便攜式設備。測試頻率1KHZ～120MHZ，完全覆蓋了中波廣播的頻段范圍（526.5KHZ～1606.5KHZ），動態測試范圍：測插損時80dB，回損50dB，增益為-20dB～+30dB。

下面以我臺中央臺發射機為例具體介紹PNA3628DP型網絡分析儀的設置方法。對于中波天線來說，工作帶寬為±4.5KHZ，而在測試時為了覆蓋全面我們不妨把帶寬放寬到±10KHZ。比如我臺中央臺頻率為981KHZ，掃頻方案起始頻率（BF）可以設置為971KHZ，終止頻率（EF）設置為991KHZ，頻距為每隔1KHZ測試1點，這樣共有21個測試點。接著選擇<測：回損>，按【執行】鍵，畫面轉成阻抗圓圖，首先進行開路校正，將測試兩個夾子分開，光標在R=0點閃動；直到出現<校：短路>字樣，再將測試兩個夾子短接。光標在R=∞點閃動。為了提高測試精度我們還需要進行校零反射。將一只50Ω純電阻接在測試端口上，按【菜單】鍵后將光標移動到<校零>處，再按【執行】鍵，畫面呈現零反射，校零完成后，此儀器有效定向性與負載的回損值相當，此時就可以開始測試了。我們首先把測試夾子一頭連接饋線，另一頭接入地線，此時顯示屏圓圖上顯示的是饋線、匹配網絡、天線組成的整個天饋線系的阻抗值軌跡，我們根據軌跡值調整匹配網絡的電抗元件，使得整個系統的阻值實部Ra=50Ω，虛部±jXa=0。當然我們也可以在天調室首先對天線和匹配網絡進行調配，然后再接入饋線重新調配。

在進行中波發射天線測試時，網絡分析儀可能會被其他天線接收進來的信號倒灌進入而燒毀，所以我們在測試中加入了中波反射電橋（RB-PA），它在電橋輸入端前加了放大器以增強信號，在儀器輸入端加串20dB衰減器降低靈敏度，以保持儀器原有動態范圍，從而提高了測試系統的信雜比。使用時我們只需要把反射電橋串接在輸入和輸出端口中間即可。

3 電抗元件網絡匹配

上面講述了如何利用PNA網絡分析儀測試天線阻抗值，測試完成后我們需要根據圓圖上的阻抗軌跡來調整匹配網絡中的電抗元件。使得網絡匹配。

首先測試的結果可能是分散在圓圖上的各點。這可能是由于器件連接線接觸不良造成的，我們要調節器件能調節的部位使各頻點的阻抗點跡能盡量集中在圓圖上成一小團，這樣匹配后帶寬能寬些。

接著我們需要對匹配網絡進行調整。如果我們已經測出天線阻抗為Ra±jXa。那么有以下三種情況需要對網絡進行匹配調整。

3.1 當Ra=50Ω，±jXa≠0時

如果點子集中，并且實數靠近50Ω，虛數呈感性（+jXa），那么在匹配網絡中串入適當容抗即可匹配。由于串電容不如并電容方便，因此可以用一小塊銅皮并上去，然后在滑滑試試看。

如果點子集中，并且實數靠近50Ω，虛數偏容性（-jXa），那么在匹配網絡中串入適當感抗即可匹配。這時我們需要減窄或改細一些的引線試試看。

3.2 當Ra>50Ω在圓圖上阻抗點跡在Ra=50Ω的圓圈內，匹配方法是先并后串

具體來說，由于先并后串，適用于將圓圖看做阻抗圓圖。首先利用網絡分析儀做校正，測試端口開路時，做開路校正，短路時，做短路校正。 然后接上待測負載，調節并聯元件，使得測試的中頻點跡落在Ra =50Ω的恒阻圓上。調節串聯元件，使得測試的中頻點跡落圓圖中心即Ra =50Ω的點附近。最后反復調節兩元件，使得中頻的駐波比最小且全頻帶內比較均勻。

3.3 當Ra<50Ω匹配方法是先串后并

具體做法是先復位，重測一次。在測試端口短路時，校開路；開路時校短路。此時圓圖已成為導納圓圖，在此圖上調配。

總之，天線和饋線、天調網絡是發射臺最重要的設備之一，是保證發射機輸出功率向服務區正常發射的最后環節。也是發射機安全播出的重要保障，網絡阻抗匹配不僅可以減少或消除發射，降低駐波比，還可以減少發射功率的損耗，同時也保護了發射設備的正常運轉。本文是我臺多年來通過矢量網絡分析儀對天調網絡測試和調整的經驗，希望能分享給同行，讓我們一同學習，共同進步。

作者單位

山西省新聞出版廣電局陽泉中波轉播臺 山西省陽泉市 045000endprint