山西省广播电视局中波台管理中心 王晋杰

本文主要针对陕西循天PDM 1KW中波广播发射机输出网络的工作原理、功能及各个部分的作用进行了简要的介绍，并针对输出网络的调试步骤做了详细的分析。

输出网络是中波广播发射机的重要组成部分，它的工作状态的好坏直接关系到发射机能否满功率输出。发射机输出网络的作用就是滤除不需要的杂波成分，实现阻抗匹配，输出我们所需要的载频已调波信号，并最终通过发射天线有效地发送出去。PDM 1KW中波广播发射机输出网络的作用有三个，一是滤波器，滤除输出信号中除基波信号外的谐波信号；二是阻抗变换，将末级功放输出阻抗10Ω变为50Ω；三是防雷，防止雷电对功放板造成过大的瞬态电压电流，引起功放场效应管损坏。

1 输出网络的工作原理、功能及各个部分的作用

输出网络主要由带通滤波器、T型匹配网络和防雷网络三个部分组成，如图1所示。

1.1 带通滤波器

带通滤波器是让载频和有用的上下边频通过，并对各次谐波和杂频信号进行衰减。图1中的功率合成器是由两块功放板合成的，接受合成变压器输出的高频功率，其输出阻抗是一个约10Ω的低阻抗，而射频输出馈线的特征阻抗约为50Ω。为了将信号有效地发送出去，必须达到阻抗匹配。L3、C8、L4、C9组成带通滤波器，兼有阻抗变换作用。带通滤波器的负载阻抗通常为50Ω，也就是说，L3和C8串联谐振于工作频率，L4和C9并联谐振于工作频率，但X3并不等于XC8，而是由调整L3使得高频功率放大器的负载阻抗为纯电阻，因而克服了合成变压器和功率放大器的输出变压器以及引线电感带来的漏感的影响。L4的抽头（A点）是用来作阻抗调整用的。由此可见，带通滤波器的输入阻抗是小于负载阻抗的。但在工程设计中，在图中“1”点处朝天线方向测阻抗，借助网络分析仪测的值应为14.5-5j至16-5j之间，这个值能使信号无损耗的传递，也就是阻抗匹配。

图1 PDM1KW中波发射机输出网络原理图

在实际调试时，使电感L3和电容C8及功率合成变压器的漏感、引线的分布参数串联谐振于发射机的载波频率，使电感L4、电容C9并联谐振于发射机的载波频率，这样就使得发射机功率合成器输出的信号通过串联谐振回路后，输出的载频成分电流最大而其他成分电流较小；再通过并联谐振回路后，输出的载频成分电压最大而其他成分电压较小，从而起到滤除发射机功率合成器输出信号中的杂波成分而输出典型的载频调幅信号的作用。

1.2 T型匹配网络

T型网络是由三个电抗元器件组成，形状像T。在T型网络中，如果水平两臂的电抗数值不相等或者符号不同，这样的网络称为不对称网络。如果水平两臂的电抗不仅大小相等而且符号相同，这样的网络称为对称网络。对称的T型网络两端的特性阻抗相等，它插入匹配电路中时，只能使其产生相移而对电路的匹配情况不起作用。不对称的网络其两端的特性阻抗是不同的，插入电路中时，除引起相位移以外，还能在两个不同阻抗的电路之间起匹配作用。

图1中L5、C10、L6、C11、L7、C12组成阻抗微调电路采用45°T型匹配网络。本电路是为用户提供使用全固态发射机的方便而专门设计的，发射机机柜面板上有末级槽路微调旋钮，即负载调整和负载调谐，当天线随外界环境或季节变化而变化时，机器负载不在最佳状态，反射功率增大；这时可通过调整面板上的两个旋钮把机器调整到最佳工作状态，达到天线零位。PDM发射机出于防雷的需要，对驻波比变化有快速保护的功能。由于气候变化或积雪等因素造成负载阻抗变化时，就会影响发射机的正常工作。本机的阻抗微调电路的功能是能在驻波比为1.2以内（含1.2）时，经过反复调整L5、L6，使反射功率读数下降至零，从而保证了发射机的安全运行。此外，其并联臂L7、C12谐振于工作频率的三次谐波，这样就加强了对三次谐波和高次谐波的滤波度。

1.3 防雷网络

图1中发射机的射频输出口接有避雷器和泄放雷电能量的石墨放电球；另外45°T型网络在射频输出口放电球打火放电的瞬间，能使功放板侧的等效阻抗呈现约50Ω感性阻抗，从而防止对功放板造成过大的瞬态电压电流，引起功放场效应管损坏。其中T型匹配网络中的串联支路L5、C10和L6、C11的两只电感分别各串联一只电容C10、C11，这进一步提高了高次谐波的滤波度，同时也是隔直电容用于防雷，因为雷电的能量集中在直流和低频部分，电容可以有效防止直流和低频部分通过。这里的隔直电容可以看做是匹配网络的一部分，其中L5、C10组成的串联支路对于工作频率来说显感性，相当于一个电感；L6、C11组成的串联支路对于工作频率来说显感性，相当于一个电感。L8、C13组成并联谐振于工作频率用于防雷，对于工作频率相当于开路，而对于雷电相当于通路，进而提高了整机的安全性。

2 输出网络的调试分析

输出网络调试时，应“从右往左”（如图1）调试各元器件，以达到要求。

出厂设计L8、C13组成并联谐振，使得并联谐振于工作频率。

调试T型阻抗匹配网络。先调整L7、C12串联谐振支路组成的三次陷波网络，断开“4”点处，调整L7短路夹改变L7的电感量，借助网络分析仪测L7、C12，使得串联谐振于3倍的工作频率，使得阻抗实部为最小（理想情况实部为0，实际情况线圈有内阻），虚部为0，把三次谐波滤掉。一般测得值虚部为0，实部为0.1～0.2，就可以认为是串联谐振。由于发射机功放电路工作于开关状态，输出电压波形为矩形方波，将其按傅立叶级数分解，u（t）＝4E/π（sinωt＋1/3sin3ωt＋1/5sin5ωt＋……＋1/（2n-1）sin（2n-1）ωt＋……），其中，第一项是基波，幅度最大，其余是奇次高次谐波，没有偶次谐波分量，在谐波分量中三次谐波幅度最大，随谐波次数增高振幅减小，所以主要把三次谐波滤掉，最后以输出光滑的典型调幅波信号。

恢复“4”点处，断开“3”点处，射频输出口接50Ω假负载，借助网络分析仪朝天线方向测“3”点处，在预设置网络分析仪为工作频率后，得到的阻抗值应为50+0j。如果不是该值，应调整L5和L6，移动短路夹改变L5和L6的电感量使得阻抗匹配；其中，L5为虚部调谐，L6为实部负载。

断开“2”点和“3”点处，借助网络分析仪测L4、C9组成的并联谐振，谐振于工作频率，也就是借助网络分析仪接“3”点处和地，测C9对地的阻抗，其中L4的B点是调整并联谐振，并联谐振时，虚部值应为0，理想情况下实部应为无穷，实际中实部是有阻值的。借助网络分析仪实际测时，实部不会显示数据（因为太大）认为是无穷。这时，可以看角度显示值为0°或360°，或者看网络分析仪屏幕上的史密斯圆图光标在开路点附近就可以认为是并联谐振。

恢复“2”、“3”、“4”点处，断开“1”点处，射频输出口接50Ω假负载，调整L3和L4的A点处短路夹使得借助网络分析仪朝天线方向测“1”点处，阻抗值应为14.5-5j至16-5j。其中L3是调整虚部，L4的A点是调整实部。

以上就是输出网络的调试分析步骤。当然这只是输出网络的冷调试，在实际中，我们还需要热调试。因为天线阻抗通常是一个复数阻抗，而且受天气等各种外界因素的干扰，它的值也会发生改变，所以还需要对输出网络进行热调试。热调试就是在开机状态下通过调节发射机面板上的调谐和调载两个旋钮，将发射机面板上的反射功率值调整到最小。

在PDM 1KW中波广播发射机输出网络调试过程中，我们在理解其原理的基础上，要熟练掌握网络分析仪的使用步骤和注意事项，网络分析仪是灵敏度高的精密测试仪器。为保证调试的正确性，调试输出网络的工作应在无电磁干扰的环境条件下进行，夜晚当邻近的电台结束播音后做调试工作是最佳的时机。在测量时每次改变预设频率需要重新校准，需要分别校开路和校短路，然后再测阻抗。特别是调整线圈短路夹时要有耐心，动作要轻，缓缓移动，将线圈短路夹拧紧。因为我们稍稍调整一下线圈短路夹，可能测得的阻抗值会有很大的变化，这就要求我们在调试时，缓慢、反复多次的调整。