通過網(wǎng)絡分析儀測試短波饋線系統(tǒng)的方法

高慧龍

內(nèi)蒙古自治區(qū)廣播電視傳輸發(fā)射中心839臺 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010010

引言

根據(jù)50kW短波發(fā)射機功率計算，主饋線采用300Ω四線式平衡饋線，由4根φ6.0銅包鋼線組成，饋線中心距地面高度為4米，饋線桿檔距不大于32米，取25～30米。短波天饋線頻段為3～30MHz，特性阻抗用300Ω。性能參數(shù)通過駐波比、阻抗與特性阻抗、隔離度等指標進行測試。需要高饋線傳輸效率，以保證發(fā)射機輸出高頻能量全部傳送到天線或天線接收高頻能量全部傳送到接收機。測試短波饋線系統(tǒng)意義是確保調(diào)試天線調(diào)配網(wǎng)絡和射頻電纜阻抗嚴格匹配，保障以最小損耗傳輸最大傳播距離與最優(yōu)質(zhì)短波廣播。

1 測試短波饋線性能的常用配置

短波天饋線多用雙線系統(tǒng)測試，測試項目分為反射與傳輸兩類，稱為回損和插損。通過測量反射系數(shù)測算回損、駐波比、阻抗與特性阻抗等參數(shù)；測量傳輸系數(shù)測算插損、傳音、隔離度等參數(shù)。

駐波比：饋線系統(tǒng)駐波比S是饋線最大電壓與最小電壓之比，即行波系數(shù)的倒數(shù)。駐波比是特性阻抗與負載阻抗匹配程度的表征量，反映長度方向特性阻抗均勻性情況，是衡量系統(tǒng)性能主要技術指標。任何故障或者瑕疵都會造成駐波比的值變差，通過網(wǎng)絡分析儀測量駐波比應小于1.15，當駐波比大于1.33時，不宜繼續(xù)使用，否則會引發(fā)發(fā)射機末級保護性自鎖。

特性阻抗：在設定允許頻率范圍內(nèi)，短波饋線任意點的阻抗都應該保持數(shù)值不變，為常數(shù)，即是饋線所有點電壓與電流比值是常數(shù)，為特性阻抗。當使用饋線與天線相互連接時，將饋線特性阻抗匹配天線的輸入阻抗，兩個阻抗數(shù)值相同，傳輸天線接收信號能量。隔離度是衡量天線互耦程度大小的物理量。

差分套件常規(guī)配置：使用1只差分電橋，測試雙線系統(tǒng)反射系數(shù)；使用1～2只差分頭，測試回損；使用1只陽負載，校零；使用1～2只陰負載，測試回損與串音；使用1只短路器，用來短路校正。

差分電橋：短波饋線使用CB-300S型差分電橋，該電橋定向性40db，單端阻抗50Ω，差分端阻抗300Ω，只做短路校正需要乘以阻抗倍數(shù)6。

差分頭：短波饋線使用CD-300S型，該差分頭頻率范圍在3～30MHz，共模抑制比40db，單端阻抗50Ω，差分端阻抗300Ω。

差分負載：短波饋線使用RK-300S型或RJ-300S差分負載，差分負載頻率3～30MHz，回損40dB，阻抗300Ω。

2 短波饋線雙線系統(tǒng)測試實際使用案例

短波發(fā)射臺站使用300Ω平行線用作饋線，天線使用水平極化的對稱線天線，從原理上是屬于差分系統(tǒng)，使用傳統(tǒng)測試儀器進行單端一線一地系統(tǒng)測量，不能直接測量差分系統(tǒng)，需要通過平衡器將單端系統(tǒng)轉化為差分系統(tǒng)，以300×200×Φ6的四線短波饋線系統(tǒng)為例，使用具有抗干擾性能便攜式矢量網(wǎng)絡分析儀進行饋線系統(tǒng)射頻測試，如圖1所示。

圖1 便攜式矢量網(wǎng)絡分析儀

2.1 測試連接方法

首先將差分橋放在饋線下方，差分橋通過領帶型轉接片接到四線饋線等位條中間下方，將網(wǎng)絡分析儀器輸入輸出分別接到差分橋的兩端，接通網(wǎng)絡分析儀電源。

2.2 測駐波比過程

將模式置于精測，按菜單鍵選擇駐波。如圖2連接，但電橋測試口開路。先校正短路，插上300Ω短路器，校正完成，亮點應在R=0附近，此時拔下短路器，亮點應在R=∞附近。讀取輸入阻抗數(shù)值，將領帶型轉接片連接到測試端口，讀取待測饋線輸入端口的輸入阻抗，如果儀器為50Ω系統(tǒng)，阻抗讀數(shù)乘以6，如果網(wǎng)絡分析儀為300Ω系統(tǒng)則不必乘倍數(shù)。如圖3所示菜單鍵“MENU”選擇駐波項，即可顯示直角坐標的駐波比頻響曲線。以上操作過程中都可以打印曲線或者阻抗、駐波、回損等數(shù)據(jù)。

圖2 測試連接示意圖

2.3 測試饋線系統(tǒng)插損、回損過程

如圖3所示主菜單選擇“測插損”。在端口1與端口2，連接2根電纜，另一端各串入一只10db衰減器，再通過雙陰對接。按“↓”鍵使光標停在“校直通”，按“執(zhí)行”鍵，此時為直通狀態(tài)，即校最大值，測試值為0db。在端口2連接1根電纜，電纜末端接入-10db衰減器，與輸入端口匹配；衰減器插頭即成為新的測試端口2。端口1接入測試電纜，電纜末端口連接開路器，將光標移到“側回損 插損”，再將光標移到“校開路”，點“執(zhí)行”，出現(xiàn)“校短路”字樣，取下開路器。

圖3 便攜式矢量網(wǎng)絡分析儀的按鍵布局

在電纜末端連接短路器，再按“執(zhí)行”鍵，停下后出現(xiàn)“校零反射”，取下短路器。在電纜末端連接精密負載，再按“執(zhí)行”鍵，儀器進行校零反射，停止后出現(xiàn)“校直通”。將端口1電纜通過雙陰連接到端口2衰減器，按“執(zhí)行”鍵，此時插損值應在0db附近，回損值在-20db以內(nèi)。取下雙陰，將饋線兩端延長線連接在端口1電纜末端和接衰減器端口2之間，即可同時測出插損、回損兩種參數(shù)，回損在左側為紅色，插損在右側，為橙黃色。對于短波饋線系統(tǒng)已架設完成，只能用測回損的方法測插損，測試方法同測駐波比方法，只需將傳輸線遠端開路或短路，測其入端的回損值除以2即得，若開路和短路值不盡相同，則取其平均值。

結論

通過以上實例得到反射系數(shù)和傳輸系數(shù)主要指標值，對于判定短波天饋線系統(tǒng)性能起到關鍵作用，通過數(shù)據(jù)分析快速查找短波天饋線系統(tǒng)的性能薄弱環(huán)節(jié)，維護和改善短波天饋線性能，保障短波發(fā)射機播出質(zhì)量。