高功率微波發射技術在無線電廣播中的運用研究

胡傳敏

(霍邱縣廣播電視臺，安徽 六安 237400)

0 引言

在時代的發展下，電視廣播在人們生活中的普及率得到提升，也對無線電設備發射技術提出了更高的要求。在微波發射機系統中決定發射功率的是微波發射機和天饋系統。文章在闡述高功率微波發射技術應用原理的基礎上，結合廣播無線電發射技術的應用特點，就高功率微波發射技術在無線電廣播中的運用問題進行探究[1-2]。

1 高功率微波發射技術

1.1 特點

高功率微波發射技術的主要特點是微波的平均功率數值或者峰值比較高。一般情況下，高功率微波的平均功率在千瓦以上或者峰值功率在百千瓦以上。在高功率微波發展過程中，微波管是重要技術形式。高功率微波的微波管來自20世紀20年代的磁控管，之后經過發展，出現速調管等技術形式。這些高功率微波管技術的發展推動了高功率微波的實際應用，高功率微波發射技術在很多行業和領域得到應用。

1.2 能量獲取方式

按照高功率微波技術的不同，可以將獲得高功率微波傳輸能量的方式劃分為兩種，一種是直接震蕩，另一種是多級放大。微波振蕩器包含三極管、磁控振蕩器。高功率微波技術的應用目的是借助微波能量的變化來實現對電源能量的轉換。在使用微波放大器的時候，需要相關人員能夠充分考慮技術的實現和場景的影響，如果放大器對頻率的穩定沒有較高的要求，可以使用直接振蕩器來產生較高功率的微波[3]。

在當前，高功率微波是指峰值功率超過100 MW，工作頻率在1～300 GHz的無線電磁波。在新的社會背景下，為了能夠更好地擴展高功率微波的發展，在這項技術的基礎上開始融入高功率電磁波技術形式。高功率微波發射系統構成比較復雜，主要構成軟件包含初級能源、系統控制配套設備、定向發射系統、脈沖功率系統。電源系統對初級能源系統的運作有著深刻的影響，在具體應用的時候需要給足初級電源的作業電量。高功率微波源和一般微波源相比，其電壓在100 kV～1 MV，總體設置要比一般規格的微波源高，最高電壓甚至能夠達到4倍以上。高功率微波是高功率微波技術中的重要零部件，在系統運作的時候會配合多個型號的振蕩器聯合使用。高功率微波發射技術的定向天線具有短脈沖、功率高的特點，且在具體應用的時候會對天線提出較高的要求。

2 廣播電視無線電發射技術的特點

2.1 智能性

在現代科學技術的發展支持下，廣播電視無線電發射技術開始具備人工智能的特點，在廣播電視無線電發射技術應用中對信息傳遞、信息整理加工的自動化提出了更高的要求。智能化技術的應用不僅提升了信息的傳遞、接收速度，而且也能夠降低人們對人力資源的使用和浪費，最終有效節約廣播電視企業的建設成本。

2.2 廣泛性

在廣播電視無線電發射技術的支持下，信息的傳遞范圍將得到擴展。在傳統的有線發射技術應用中，有一些地區無法接收到正常的知識傳播，而在廣播電視無線電發射技術的支持下，信息能夠實現在更大的范圍內得到傳播[4-5]。

2.3 實用性

互聯網的快速發展帶動了我國社會經濟的發展，也對我國廣播電視的發展帶來了一定的沖擊和挑戰。互聯網技術的快速發展對廣播電視無線電發射產生了深刻的影響，降低了人們對廣播電視無線電發射技術的使用。新型微波通信技術在傳輸中，若出現故障，則應及時進行修復，防止信息傳輸中出現問題，最重要的是在新型微波通信技術中，可以將信息運輸到其他無法送達的區域，從而調動當地的信息經濟發展。

2.4 經濟性

現代科學技術的快速發展對我國廣播電視無電線發射技術的應用產生了深刻的影響。傳統意義上的廣播電視產業需要借助有線電纜等資源來傳遞和處理信息，無形中加大了廣播電視產業發展的經濟成本。廣播電視無線電發射技術的發展降低了廣播電視發展的經濟成本，也在應用的過程中降低了用戶的資金消耗，最終不僅促進了廣播電視產業的經濟發展，而且也促進了我國社會經濟的發展。

2.5 高效性

無線技術的進步對很多企業的發展做出了巨大的貢獻，相對于無線電磁波來說，廣播電視無線電發射技術會進一步提升信息傳輸速率。與此同時，借助先進的技術手段還能夠更好地識別和處理自動化數據信息，最終能夠提升廣播電視行業的發展水平。實施新型微波通信技術，可以將兩種不同體系融合在一個使用平臺上，讓信息容量增加，不但可以解決成本費用問題，同時可以讓使用容量增加，開展此項技術，有效解決通信價格高的問題。

3 高功率微波發射技術在無線電廣播中的運用

無線電廣播通信在運作的時候深受外界環境變化的影響，在遇到雷電天氣的時候會出現信息傳輸受損和信息真實性無法保證的問題。在眾多影響因素中，微波發射機、天饋線系統是重要的影響因素。在實際的廣播電視工程中，如果使用天饋線傳遞高功率的微波會削弱傳輸信號的強度，使得最終發射出去的信號能力和實際接收的信號能力出現嚴重的不符。為了能夠更好地發揮高功率微波發射技術在無線電廣播中的應用作用，需要無線廣播電視工作人員立足實際情況，積極思考如何將高功率放大器、輸出功率、新型發射天線合理應用到無線電廣播中，旨在能夠更好地發揮出高功率微波發射技術在無線電廣播中的應用作用，保證無線電傳輸信號的精準性、安全性、可靠性[6]。

3.1 功率放大組件

功率放大組件在整個無線電廣播中發揮著十分重要的作用，也是高功率微波發射技術在無線電廣播中的一種應用體現。在現代科學技術的快速發展下，半導體技術也得到了長足的發展，其中應用最廣泛的半導體技術是坤華家晶體管。和傳統意義上的半導體材料相比，坤華家晶體管材料顯示出明顯的優勢，如坤華家晶體管的工作頻段能夠達到250 Hz，且產生的噪聲比較小，能夠擊穿電壓。因此，近幾年，坤華家晶體管被人們廣泛應用到高功率放大器芯片中，并在很多領域顯示出了重要的作用。將坤華家晶體管應用到無線電廣播中能夠解決無線電廣播發射功率、信號失真的問題，且能夠避開傳統硅雙極性功率倍增模塊的情況。

3.2 天線

高功率微波發射技術在無線電廣播中的運用能夠進一步改進天線應用的現實意義。天線作為高功率微波發射技術的重要組成，也是高功率微波發射的重要組成技術。在高功率微波發射的過程中，如果缺乏了天線的支持，就會使得技術的應用和無線電廣播通信的發展遇到阻礙。

發射天線在高功率微波發射中的主要工作原理是根據功率放大器中的微波信號將所需要發射的信號發射出去。從實際操作上來看，在天線發射的過程中還會遇到能源消耗大的問題，在能源浪費之后會降低回波損耗率。不僅如此，在高功率微波發射技術天線的支出下，還會借助降低旁瓣電平的方法將微波能量在適合的頻段聚合起來，最終不僅能夠提升高功率微波的發射功率，還能夠減少雜音、雜波的破壞力。在使用天線的時候可以根據功率放大器的其他作用將其和其他技術形式整合在一起，通過技術的強化合作會減少信息傳遞中的損耗。

4 無線電廣播中高功率微波發射技術的應用前景和應用優化

從實際應用情況來看，傳統意義上的模擬信號傳播方式具有工作效率低下、信息傳輸失真的問題，且在信號傳遞的過程中還會消耗比較多的成本，最終會影響到無線電廣播的發展。

在無線電廣播技術應用的過程中不僅需要采取措施提升微波發射機和發射天線的電性能，而且還需要借助數字調制解調信號來增強系統運行的安全性和穩定性，降低數據信息傳輸失真問題的發生，提高數據信息的傳輸效率。同時，在數據信息容量不斷擴張的今天，通過對中頻數字化的改造能夠更好地增強發射的功率，從而使得多站達到滿意，提高無線電廣播的經濟效益和社會效益。

在未來，為了能夠更好地發揮出無線電廣播中高功率微波發射技術的應用作用，需要著重做好以下幾個方面的工作。

4.1 加快打造完善的監督管理機制

為了能夠發揮線電廣播中高功率微波發射技術的作用，需要廣播電視企業建立健全完善的監督管理機制，在機制的作用下對無線電發射技術的應用實施有效的監督管理。當前，在社會的發展支持下，有很多廣播電視企業都引進了無線電發射技術，但是真正意義上使用這項技術的企業十分少，而出現這個問題的原因是企業內部沒有專門的管理監督者，由此使得工作人員對線電廣播中高功率微波發射技術的應用缺乏認識，無法實現對高功率微波發射技術合理利用，最終促進我國廣播事業的穩定發展。

4.2 完善光纜建設工作

無線電廣播中高功率微波發射技術的應用離不開光纜的支持，光纜保護工作也是高功率微波發射技術的一個關鍵。在實施光纜管理的時候要著重做好防雷工作，即在打造光纜的時候要注重實施必要的壁壘保護措施，在壁壘的支持下達到真正的防雷防水作用。另外，在光纜建設之后相關人員還需要按照規范的標準對其實施必要的考核和檢驗，通過考核檢驗來確保光纜的安全性和高效性，減少光纜設置對無線電廣播的不利影響。

4.3 國家政策層面強化對高功率微波技術應用支持

為了能夠更好地發揮無線電廣播中高功率微波發射技術的作用，需要政府部門制定出相應的政策和規范，在制度和規范的支持下來促進技術的應用發展。

4.4 解決高功率設計問題

與其他關鍵的射頻/微波組件和設備參數一樣，射頻設計和系統集成中的極端功率需要考慮一些重要的注意事項。如果針對其他性能因素(例如噪聲、線性、相位噪聲或其他信號質量因素)對射頻信號進行了優化，且信號功率完全在組件、設備和互連的功率處理能力之內，那么通常很少考慮功率因素。在較高的射頻功率下，表面狀況、粗糙度和保形性比在較低的射頻功率和較低的頻率下對系統的功率損耗和效率起著更重要的作用。如果損耗足夠大，可能導致組件或設備的絕緣、介電材料或半導體的發熱并降額，甚至會導致熱失控并損壞系統元件。解決高功率設計的其他方法是使用最大可能的互聯和信號路徑，以減少由于電阻性損耗引起的損耗和發熱。在高功率設計中，通常使用具有較高電介質擊穿和較低電介質正切(損耗因數)的電介質和絕緣體，從而進一步減少電介質的發熱。對于高功率設計，材料的選擇往往局限于具有較好熱膨脹系數(CTE)匹配的材料，或者互連、組件和設備的設計：在特定條件下，即使加熱引起尺寸變化，元件也能工作。

4.5 線性問題的解決

在高功率水平下，諸如諧波和雜散信號之類的非線性可以達到初級信號功率的重要部分。另外，一些無源非線性變得越來越普遍，例如無源互調失真(PIM)。由于無源互調失真(PIM)產生的干擾是原始信號強度和頻率的產物，因此需要更加仔細對高功率系統加以規劃，避免無源互調失真(PIM)對附近通信系統造成干擾。為了避免高壓駐波，高功率系統通常由非常低的電壓駐波比(VSWR)設備組裝而成，這些設備的設計具有最小的非線性和無源互調失真(PIM)。這些設備通常是專門的組件，最近已成為廣泛使用的標準同軸連接器和電纜尺寸。防止過壓系統造成損壞的其他方法是使用衰減器和限制器，將其調節至下游設備的最大工作功率。此外，對于極高功率的系統，在信號鏈中使用波導組件來代替同軸互連也是很常見的，因為波導往往具有比同軸更高的功率閾值[7]。

5 結語

綜上所述，從無線電廣播通信工作發展實際情況來看，傳統模擬信號的傳輸方式具有失真高、效率低、成本高的缺點，這些缺點會制約無線電廣播技術的發展。無線電廣播中高功率微波發射技術的應用能夠彌補傳統模擬信號的應用局限，在高功率微波發射技術的支持下不僅會提升微波發射機和發射天線的電性能，而且在數字調制解調信號的支持下還能夠提升數據信號傳輸的穩定性、安全性，減少信息失真和線路損耗的問題，最終提升信號的發射功率，滿足多站的發展需求。