相移網絡的兩個經典應用

甘肅省新聞出版廣電局無線傳輸中心535臺 胡紅偉

0 引言

相移網絡是能控制信號相位發生變化的網絡，其在廣播電視技術領域的應用十分廣泛。比如亮度信號延時線、波群信號的群時延校正，數字信號的相位調制等。

事實上相移網絡的應用并不僅限于此，在解決中波的天饋線阻抗匹配和設備避雷等相關問題方面，也有很高的應用價值。有如下應用案例。

1 饋線端阻抗與所接負載阻抗不等

表1是我省某臺四套中波廣播節目饋線端和調配網絡端的實際阻抗測試數據。

表1 四套中波廣播饋線端和負載端的實際阻抗測試數據

從表1數據可以看到，對于同一工作頻率下的兩個不同的物理測試點，其阻抗值不等。也就是說天線調配網絡端的阻抗，經過一段射頻饋線后，阻抗值發生了改變。

理論可以證明，當負載阻抗等于饋線特性阻抗時，不論饋線長短，饋線輸入阻抗恒等于負載阻抗；當饋線長度等于工作頻率半波長的整數倍數時，不論饋線特性阻抗是否和負載阻抗相等，饋線輸入阻抗恒等于負載阻抗。

現實中，由于各種原因，發射臺的射頻饋線的長度很多都不具備是工作頻率半波長整數倍數的條件。為達到饋線輸入端阻抗能真實反應負載阻抗的變化，只有在系統中增加相移網絡來解決。

下面以表1中1170KHz廣播頻率為例，詳細介紹相移網絡的設計方法。

（1）短路饋線負載，求得饋線長度，或饋線相移角度。

（2）由饋線相移角，確定相移網絡各電抗元件值。

可以證明，上述求解的兩個相移角，任用其一，求得的相移網絡是一樣。在此按饋線相移角來計算。該相移角在直角坐標系的第二象限，所以應采用滯后相移網絡。

由于該相移網絡是滯后型網絡，所以 XS是感抗元件，XP是容抗元件。

圖1

上述三元件屬非標元件，所以在應用時，宜采用可調元件代替。該網絡經實際使用和測試后，達到了設計要求。測試結果如表2：

表2 四套中波廣播饋線端和負載端的實際阻抗測試數據

2 塔基短路時發射機輸出口阻抗不為零

中波發射機的功放模塊是場效應管，當天線遭到雷擊時塔基放電球放電，天線阻抗被短路，此時功放電路里會產生極高的駐波電壓和電流，很容易燒毀功放模塊。實驗和計算機仿真都證明，當發射機輸出口和塔基兩點處的相位差剛為180°時，發射機功放的抗雷擊效果最好。為滿足這點，仍然可以用相移網絡的相移特性來解決。

設計過程與前例一樣，不在贅述，但在求解饋線相移角時，一定要包含天線調配網絡在內，也就是短路位置一定要選在塔基處，這樣才能保證求得的相移網絡滿足設計要求。

3 結束語

在應用相移網絡解決實際問題中,還需注意以下幾點。

（1）在傳輸饋線特性阻抗較高，且工作頻率較低時，相移網絡元件值可能較大，適宜采用兩節相移網絡修正。

（2）饋線相移角在直角坐標系的第一象限或第三象限，宜采用超前相移網絡修正；饋線相移角在直角坐標系的第二象限或第四象限，宜采用滯后相移網絡修正。

（3）在超前相移網絡中，XS為容抗元件，XP為感抗元件；在滯后相移網絡中，則相反，XS為感抗元件，XP為容抗元件。

[1]沈琴,李長法．非線性電子線路[M]．北京∶中國傳媒大學出版社,1997∶20-24．

[2]聶典．Multisim10計算機仿真在電子電路設計中的應用[M]．北京∶電子工業出版社,2007∶153-154．