中波廣播發(fā)射機(jī)入射/反射功率的監(jiān)測分析

郭志華

內(nèi)蒙古新聞出版廣電局610臺 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010050

1 功能與作用

以ZT-D10KW-Ⅱ數(shù)字調(diào)幅廣播發(fā)射機(jī)為例，輸出監(jiān)測電路由輸出監(jiān)測板A27和輸出取樣板A26組成。對帶通濾波器輸入和輸出的阻抗匹配及T阻抗網(wǎng)絡(luò)輸入和輸出的阻抗匹配進(jìn)行監(jiān)測。當(dāng)帶通濾波和T網(wǎng)絡(luò)及天饋線出現(xiàn)故障，造成失配、失諧，打火放電或外界高頻干擾產(chǎn)生駐波比大故障時(shí)，輸出監(jiān)測還對入射功率和反射功率的電壓和電流取樣進(jìn)行檢波，指示入射功率和反射功率的大小，還將帶通濾波輸出的載頻包絡(luò)還原為復(fù)合音頻送到顯示板A32，與A/D轉(zhuǎn)換板模數(shù)轉(zhuǎn)換后又經(jīng)數(shù)模還原的復(fù)合音頻進(jìn)行誤差比較，給出載頻包絡(luò)是否失真的紅、綠燈顯示。本文著重對入射/反射功率的監(jiān)測與校準(zhǔn)做一些分析和論述，如圖1所示。

圖1 入射/反射功率輸出監(jiān)測電路圖

2 入射／反射功率檢測的分析

入射／反射功率指示的電壓取樣和電流取樣也在帶通濾波器輸出至T阻抗網(wǎng)絡(luò)輸入（50Ω）取樣，入射功率電壓取樣送到入射功率檢波二極管VD1的負(fù)極，入射功率電流取樣轉(zhuǎn)換的電壓送到VD1的正極。反射功率電壓取樣送到反射功率檢波二極管VD2的負(fù)極，反射功率電流取樣轉(zhuǎn)換的電壓到VD2正極進(jìn)行入射和反射功率檢波輸出。見圖1。

2.1 入射／反射功率電壓、電流及檢波參數(shù)取樣的分析

電壓取樣：入射功率電壓取樣由電容C5和C6分壓，反射功率電壓取樣由C7和C8分壓，它們的分壓電一樣大，都在50Ω阻抗線上取樣。10kW載頻功率時(shí)，入射功率取樣的載頻基波電壓有效值為5V左右，C3為可調(diào)節(jié)大小的電容。入射功率電壓取樣通過本板X1-15和Pl插接頭送到入射功率檢波二極管VD1的負(fù)極。由于反射功率電壓取樣和入射功率電壓取樣分壓電容一樣大，反射功率電壓取樣有效值也是5V左右（C4可調(diào)節(jié)大?。┩ㄟ^本板Xl-17和P2插接頭送到反射功率檢波二極管VD2的負(fù)極。

電流取樣和檢波：入射／反射功率電流取樣是變流器N2次級線圈上的電流在相同阻值的并聯(lián)電阻R3、R4和R5、R6上產(chǎn)生的電壓，在并聯(lián)電阻R3、R4兩端產(chǎn)生的電壓和在并聯(lián)電阻R5、R6兩端產(chǎn)生的電壓數(shù)值相同，極性相反。若在并聯(lián)電阻R3、R4兩端的電壓和入射功率電壓取樣的相位相反，作為入射功率電流取樣轉(zhuǎn)換的電壓，則在并聯(lián)電阻R5、R6兩端產(chǎn)生的電壓和入射功率電壓取樣相位相同。由于入射功率電壓取樣和反射功率電壓取樣相位相同，在并聯(lián)電阻R5、R6兩端產(chǎn)生的電壓也和反射功率電壓取樣相位相同，作為反射功率電沆取樣轉(zhuǎn)換的電壓。當(dāng)輸出10kW載頻功率和T阻抗網(wǎng)絡(luò)匹配時(shí)，使這兩個(gè)電流取樣轉(zhuǎn)換的電壓有效值和電壓取樣有效值一樣大，為±5V左右。入射功率電流取樣在并聯(lián)電阻R3、R4兩端產(chǎn)生的電壓有效值約－5V，通過X1-3送到入射功率檢波二極管VD1正極，與VD1負(fù)極約+5V的入射功率電壓取樣的（電容C5、C6上分壓）幅度相同、相位相反，檢出入射功率電壓有效值為10V左右(2×5V)。反射功率電流取樣在并聯(lián)電阻R5、R6兩端產(chǎn)生的電壓有效值約+5V，通過X1-5送到反射功率檢波二極管VD2正極，與VD2負(fù)極約+5V的反射功率電壓取樣的（電容C7、C8上分壓）幅度相同、相位相同，VD2不導(dǎo)通，反射功率檢波輸出為零。選擇T網(wǎng)絡(luò)輸入、輸出匹配時(shí)，電壓取樣和電流取樣轉(zhuǎn)換的電壓一樣大，這是為了在阻抗匹配時(shí)，反射功率檢波二極管兩端的電流取樣轉(zhuǎn)換電壓和電壓取樣電壓同值、同相位，反射功率檢波二極管VD2不工作，反射功率檢波輸出為零。

2.2 入射／反射功率檢波原理分析

發(fā)射機(jī)輸出的載頻電壓和電流是入射波和反射波的疊加。

即：U總=U入+U反I總=I入-I反 =（U入-U反）/Z0（Z0為饋線阻抗）

由電路原理圖可以看到，用電容分壓（電場耦合）取得與輸出載頻電壓U成正比的入射功率取樣電壓和反射功率取樣電壓，由于入射功率取樣電壓和反射功率取樣電壓在同一阻抗點(diǎn)上取樣，所用的分壓電容也一樣大，所以兩個(gè)取樣電壓一樣大，相位也相同。

入射功率取樣電壓為：

反射功率取樣電壓為：

通過變流器N2（電磁耦合）取得與輸出載頻電流（變流器初級）成正比的次級電流I次（I次= 1/N，I是變流器初級電流，N是變流器次級匝數(shù)），次級電流I次在并聯(lián)電阻R5、R6兩端壓降作為反射功率電流取樣轉(zhuǎn)換電壓，在并聯(lián)電阻R3、R4兩端壓降作為入射功率電流取樣轉(zhuǎn)換電壓，這兩個(gè)電流取樣轉(zhuǎn)換的電壓也一樣大，但相位相反。

入射功率電流取樣轉(zhuǎn)換電壓:

反射功率電流取樣轉(zhuǎn)換電壓：

入射功率電流取樣轉(zhuǎn)換電壓加負(fù)號說明變流器N2次級電流I次在并聯(lián)電阻R3、R4兩端的電壓極性與并聯(lián)電阻R5、R6兩端的電壓極性相反，不論變流器N2初級上的電流方向是流出（載頻正半周）還是流人（載頻負(fù)半周）,UR3∥R4上的電壓和UR5∥R6上的電壓相位相反、幅度相同。匹配時(shí)，入射電壓取樣UC6與入射電流取樣轉(zhuǎn)換的電壓UR3∥R4相等，相位相反。

即：UC6=UR3//R4（U入+U反）×C5/（C5+C6+C3）=－（U入-U反）/Z0 N×R3//R4

設(shè)：C5/（C5+C6+C3）=Z0 N×R3//R4=K（其中K為常數(shù)約0.007，C3可調(diào)節(jié)K的大小。

得出：UC6=K（U入+U反）

把Uc6電壓加在檢波二極管VD1負(fù)極，把UR3//R4 電壓加在VD1正極，入射功率檢波二極管VD1輸出的檢波電壓為：UC6－UR3//R4=K(U入+U反)－{－K(U入-U反)}=2KU入 。由于U R5∥R6與UR3//R4的壓降相反，UC8與UC6分壓取樣電容值和取樣點(diǎn)都一樣,UC8也等于UC6，則反射功率檢波二極管VD2輸出檢波電壓為：UC8－UR5∥R6=2KU反。

通過推算得出入射功率和反射功率檢波電壓分別為：

當(dāng)T阻抗網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出匹配時(shí)，入射功率是2倍的電壓或電流取樣值2KU入，有效值約10V左右（2KU入=2×0.007×732V），C3可調(diào)節(jié)大小。反射功率檢波二極管VD2兩端電壓同幅度、同相位無檢波電壓輸出，C4調(diào)節(jié)反射功率電壓取樣的大小，使反射功率電壓取樣和反射功率電流取樣轉(zhuǎn)換的電壓相等，反射功率檢波二極管VD2兩端的電壓相等，檢波輸出為零。

3 入射功率指示校準(zhǔn)

校準(zhǔn)的具體方法，當(dāng)帶通濾波和T阻抗網(wǎng)絡(luò)調(diào)整匹配后，將發(fā)射機(jī)工作在l0KW載頻功率，把功率表打在指示反射功率上,調(diào)節(jié)反射功率平衡電容C4，使反射功率指示為零。關(guān)閉發(fā)射機(jī)，把入射功率指示和反射功率指示互置（P1、P2插頭1接3，斷開1接2），重新在l0KW上開機(jī)．觀察反射功率指示，這時(shí)反射功率指示的是入射功率，是準(zhǔn)確的l0KW載頻功率。將功率表打在指示入射功率的位置，這時(shí)功率表指示的是反射功率，調(diào)節(jié)C3使反射功率指示為零，就把入射功率進(jìn)行了很好的校準(zhǔn)。因?yàn)槿肷涔β手挥性谌肷涔β孰妷喝雍腿肷涔β孰娏魅愚D(zhuǎn)換的電壓一樣大時(shí)，入射功率的指示才是最準(zhǔn)確的，而并不是調(diào)整C3使入射功率達(dá)到最大是準(zhǔn)確的調(diào)整。因?yàn)镃3電容值調(diào)小時(shí)，會(huì)使電壓取樣增加、電流取樣不變，電壓取樣大于電流取樣，入射功率指示增加。C3電容值調(diào)大時(shí)，電壓取佯減小，電流取樣不變，電壓取樣小于電流取樣，入射功率指示減小。所以，在用入射功率表指示調(diào)整入射功率時(shí)，不能準(zhǔn)確地調(diào)整C3使電壓取樣和電流取樣轉(zhuǎn)換的電壓一樣大。把入射功率和反射功率位置互置，調(diào)節(jié)C3使反射功率指示為零，就對入射功率指汞進(jìn)行了很好的校準(zhǔn)。這是因?yàn)榉瓷涔β孰妷喝雍碗娏魅愚D(zhuǎn)換的電壓，與入射功率電壓取樣和電流取樣轉(zhuǎn)換的電壓一樣大，只是反射功率電流取樣轉(zhuǎn)換的電壓相位和入射功率電流取樣轉(zhuǎn)換的電壓相位相反，把入、反射功率指示互置，調(diào)整C3使反射功率為零，就準(zhǔn)確地把入射功率電壓取樣調(diào)得和入射功率電流取樣轉(zhuǎn)換的電壓一樣大。校準(zhǔn)完成后關(guān)機(jī)，把P1、P2插頭還原為l接2，斷開l接3，入射功率指示為準(zhǔn)確的l0kW，反射功率指示為零。

結(jié)束語

在帶通濾波和T阻抗網(wǎng)絡(luò)調(diào)整匹配時(shí)，反射功率指示為零。當(dāng)帶通濾波輸出和T阻抗網(wǎng)絡(luò)輸入不匹配時(shí)，入射電壓和電流會(huì)發(fā)生幅度和相位的變化，在入射功率減小時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生入射功率指示誤差（相對于匹配狀態(tài)）。另外，反射功率輸出指示也有偏差，但經(jīng)適當(dāng)?shù)男?zhǔn)后，入、反射功率指示比較準(zhǔn)確。