王 超，黄 河，张 斌

（国家新闻出版广电总局2023台，海南 临高 571800）

甚高频滤波器失配导致发射机高频段整机效率过高的原因分析

王 超，黄 河，张 斌

（国家新闻出版广电总局2023台，海南 临高 571800）

文章主要是研究甚高频滤波器在DF500A型短波发射机中的应用，通过详实的理论和数据分析，确定发射机测试19～26.1 M kHz时整机效率大于理论值的原因，利用网络分析仪对甚高频滤波器进行时域故障定位，并通过对甚高频滤波器技术改造解决了设备存在的缺陷，为发射机的安全运行提供可靠的技术保障。

甚高频；巴特沃斯滤波器；整机效率；网络分析仪

1 背景研究

目前，国产DF500A型短波发射机进入验收阶段，各项技术参数指标均符合设计要求，但是测试发现19～26.1 MHz时整机效率在77%以上，个别频率甚至达到80%。根据理论值计算方法：TH576高末电子管在开关26 MHz、末极屏压为14 kV时效率为87.5%，调制变压器效率为95%，发射机3π输出网络效率为97%，传输线热损耗3%，VHF驻波比为1.15时对应的输出效率为99.5%，则整机效率μ=87.5%×95%×97%×97%×99.5%=77.8%。同时参考同类型进口500 kW，TSW 2500型短波发射机整机效率均在75%左右，认为国产DF500A型短波发射机整机效率测试存在问题。

整机效率μ=假负载显示功率/(高压功率+低压功率)，其中假负载功率P=1.16×（出水温度—入水温度）×水流速度，高压功率由高压柜直接取样读数，低压功率使用电力仪测试后计算后得出。针对发射机效率偏大的问题，文章先后对假负载水温取样和水流测速进行整定；然后对高压柜的高压功率取样进行校准发现误差不大，最后把研究方向放在了发射机的输出端、假负载的输入端—甚高频滤波器。

2 甚高频滤波器

国产DF500A型短波发射机的甚高频滤波器采用的是巴特沃斯低通滤波器，特点是通频带内的频率响应曲线最大限度平坦，没有起伏，而在阻频带则逐渐下降为零。在振幅的对数对角频率的波得图上，从某一边界角频率开始，振幅随着角频率的增加而逐步减少，趋向负无穷大。甚高频滤波器的目的主要是用来对VHF频段的谐波进行衰减，防止发射机可能输出的无用发射对相邻频段的干扰，所以日常工作也把甚高频滤波器称为VHF滤波器。

国产DF500A型短波发射机的VHF滤波器是同轴结构的低通滤波器，截止频率为26.1 MHz，通带内驻波比VSWR＜1.1，载波功率500 kW，损耗（P c=500 kW，m=1）＜4 kW，由13段（其中有7个电容、6个电感）不同长度特性阻抗交替呈现高低的传输线级联而成，工作中按照顺序分别命名13个元器件为L1～L13，传输线的特性阻抗分别是12 Ω和170 Ω，原理如图1所示。VHF滤波器分别有直型、L型、U型3种方式，国产DF500A型短波发射机采用的是L型。

3 网络分析仪测甚高频滤波器

为了找出阻抗失配的原因，要对谐波滤波器进行更加精确的单独测试，利用2个50Ω同轴转接件与网络分析仪实现连接，尽量降低测试误差。测试驻波比结果如图2所示，发现谐波滤波器在9～26.1 MHz通频带内的驻波比VSWR＞1.2，并且驻波比逐步增大，尤其是在高频端26.1 MHz时驻波比为1.71，远高于设计要求。这说明发射机存在重大安全隐患，驻波比过大会使得发射机的输出功率有较大一部分被反射回去了，除了会使发射效果降低外，还会引起过热打火、功率损耗增加，使电子管和真空电容的使用寿命下降，造成经济损失。

根据驻波比和反射系数的计算公式T=（1-VSW R）/ (1+VSWR)，计算可知驻波比为1.5时谐波滤波器反射系数为T=0.2。由于反射损耗的存在，实际发射机功率为（1-T²）P实=500 kW，（高压功率+低压功率）为P实÷75%，所以计算出整机效率μ=75%/（1-T²），当T=0.2时，μ=78.1%。正是由于高频段的驻波比过大造成反射功率损耗过大，从而导致测试的整机效率与实际值不符且不断升高。

图1 工作原理

使用网络分析仪的双通道功能对谐波滤波器的元器件进行测试发现，如图3所示，在177.575 ns电处存在衰减增益为-43.34 dB的故障点，通过故障点定位发现该位置对应着第7个元器件为电感（L7），且从驻波比图看出最大可达1.71以上，谐波滤除效果较差。

为看出谐波滤波器内分布电容和电感变化的影响，对谐波滤波器进行ADS电路仿真。当增加L7电感长度16 cm时，发现故障点的反射系数下降，且驻波比下降、S21曲线也好转，复查5.9～26.1 MHz范围内的驻波比小于1.05，带内波动恢复正常范围，改善效果明显。调整后的谐波滤波器驻波比测试如图4所示。

图4 调整后的谐波滤波器驻波比测试

4 结语

在对谐波滤波器进行技术改造后，测试驻波比在5.9～26.1 MHz通频带内＜1.05满足设计要求，发射机整机测试显示效率在75%左右也符合设备运行指标。由此可以得出结论：谐波滤波器驻波比过大是由于L7电感失配，当增加电感长度即可排除此故障。

通过此次整机效率过高现象的排查处理，为处理此类故障积累了宝贵的经验，解决了国产DF500A型短波发射机存在的安全隐患，优化了谐波滤波器的运行指标，对保证发射机安全稳定运行很有益处，在同类型发射机中很有推广应用价值。

Analysis of the reason for the very high efficiency of the whole transmitter in its high frequency band caused by VHF fi lter mismatch

Wang Chao, Huang He, Zhang Bin
（The State Press and Publication Adm inistration of 2023, Lingao 571800, China）

This paper mainly studies the application of very high frequency filter type in DF500A shortwave transm itter. Through detailed theoretical and data analysis, it determ ines reasons why the transm itter test MKHz 19-26.1 MKHz machine efficiency is higher than the theoretical value, makes use of network analyzer to realize time-domain fault location, and reforms the very high frequency fi lter technology to solve the defects of the equipment, which have provided reliable technical guarantee for safe operation of the transm itter.

very high frequency; butterworth fi lter; efficiency of the whole transm itter; network analyzer

王超（1986— ），男，海南临高，本科，工程师；研究方向：广播电视无线覆盖。