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利用网络分析仪对大功率短波馈线进行调试的方法

范文

郑仕兵

摘要：该文讲解了大功率短波馈线的结构及阻抗匹配原理，结构变化带来的影响，并提供了一种利用网络分析仪方便快捷寻找馈线故障点的方法，提高了处理故障的效率。

关键词：馈线;阻抗;电长度;反射系数

中图分类号：TN811+.1? ? ? ? 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）32-0071-02

1 引言

馈线系统是大功率短波发射系统的组成部分之一，馈线系统与发射机系统的良好阻抗匹配，能够使天线获得最大的传输功率，使服务区获得最好的收听效果。但在实际使用中，由于自身老化及外力（大风、雨雪等）等原因而改变馈线的物理结構，从而影响馈线系统与发射机系统的良好阻抗匹配，这就需要对馈线系统定期检测、调试，保持良好的工作状态。

2 馈线结构及阻抗

大功率短波发射系统的馈线一般采用二线式架空平衡馈线，馈线为铜包钢，可以避免铜线的硬化，同时为适应大功率传输，每线由一定根数的铜包钢做成笼型，以某发射系统为例，传输500KW功率，馈线阻抗300Ω，单线铜包钢数量为8根，R为500m，如图1所示。

可由下述公式计算该结构馈线阻抗：

其中Z为平衡馈线实际阻抗，k为尺寸系数，R为双线中心距（500m），Re为单线等效尺寸，D为笼型直径，r为单根铜包钢直径，n为单线铜包钢根数。

3 馈线物理结构变化的影响

由上述公式可以看出，改变单线笼型的直径（变形）或者双线之间的中心距，都会导致馈线阻抗发生变化，进而导致发射机输出阻抗与馈线阻抗不匹配，在馈线上的某些位置形成大的驻波和反射，危害发射系统的播音安全。

4 天馈线物理结构变化位置的确定

4.1 网络分析仪的测试原理

利用网络分析仪测试馈线，就是用网络分析仪在某频段对馈线系统进行扫面，获得电长度尺寸上各点的驻波比、反射系数、阻抗等参数，从而找到驻波比较大、反射系数较高、阻抗偏离较多的点，快速准确地对故障点进行定位，并且可以在实时显示效果的情况下对馈线进行调整。

4.2 理论计算

由天馈线理论可知，当平衡馈线的特性阻抗与发射机的输出阻抗及天线的阻抗呈匹配状态时，电磁波在传输过程中呈行波状态，馈线上无反射点，整体反射系数为零。如果馈线上某一点的特性阻抗与发射机的输出阻抗及天线的阻抗不匹配，在该点就会有驻波，反射系数就大于零。驻波比与反射系数的关系如下：

由四分之一波长传输线理论可知，当四分之一波长传输线的输入阻抗和负载阻抗相等时，四分之一波长传输线的特性阻抗也必须与之相匹配，否则，在该传输线上就会产生反射波。我们可以把大功率短波馈线看作n节四分之一波长传输线，如果馈线上有反射系数异常点，必然与四分之一波长呈现倍数关系。四分之一波长与频率的关系如下：

4.3 实际测试调整的应用

现以PNA3628DP网络分析仪为例简介实际应用过程（详细使用方法可参考使用说明书）。

使用网络分析仪的时域测量功能，可以知道测试长度内每一个调整点反射系数的大小，换句话讲，就是可以知道调整点距离测试端口的位置。这样，我们就能够迅速定位到调整点。

使用网络分析仪的频域测量功能，可以知道扫描频段内的驻波比曲线，频率和驻波比是对应的关系，直观显示馈线的整体调试效果。

按照说明要求连接好测试仪器并进行设置校准，我们以发射机输出端第一个交换开关平衡馈芯为测试起点进行测试。假设以11M—21.6M带宽对某馈线进行扫描，该馈线长度在420m左右，扫描数据如下表1所示。

电长度=机械长度*介质系数，空气介质系数为1。

经实地确认，164m位置为一双杆支撑立柱，其结构如图3，支撑立柱两侧的馈线由跳笼连接，跳笼是悬空无固定的，两跳笼之间的中心距由定长度的绝缘磁棒来决定，由于大风等原因，导致绝缘磁棒的固定点发生位移，跳笼变形，从而引起该位置阻抗值发生变化，造成该点反射系数较大。按照设计图纸重新校正跳笼各固定点位的中心距，重新扫描后，该点反射系数降为0.0098（允许值<0.05，一般在馈线位置反射系数尽量调整至0.02以下，驻波比1.5以下）。

对位置点进行实地确认也有一个快速方便的方法，就是制作一个短接线，在大概距离的馈线位置短接，看网络分析仪中出现全反射的点是否和短接的点吻合，以此逐步确定馈线的调整点，这比在户外测量距离要简单快捷。

下表为理论计算反射系数点与实际定位点的对照表，可以看出二者的对应关系基本一致，所以我们可以根据平时播音中驻波比较大的频率做出理论计算，实际调试中就可以有针对性地优先对这些点位进行调整，避免了盲目性，提高了效率。

5 结束语

通过定期测试或根据发射机驻波比、反射功率越限的告警提示来及时安排测试，能够对整个馈线系统的状况了如指掌，将以往的被动处理故障变为主动预防检修，可以降低因馈线系统故障而引发的长时间重大停播事故发生，提升设备维护水平和维护技能科学化。

馈线系统阻抗的测试方法很多，有些方法需要到天线场区测试，计算过程也较复杂，实际操作不方便，该文提供了一种简单便捷的测试调整方法，室内测试室外调整，理论计算与实际定位相结合，经实践验证，测试定位准确，方便高效，以供读者参考。

【通联编辑：代影】

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