大功率短波天馈线驻波比调整方法

2022-02-16曲桑

华东科技 2022年1期

文/曲桑

（国家广播电视总局六〇二台，西藏拉萨 850000）

短波广播发射天馈线系统是信号传输关键设备。工作人员未做好维护措施，会直接影响信号传输的安全性。广播主要是以无线电波为核心载体来完成信号传输工作的，而无线电波可以在电离层中传播。短波广播是当下获取新闻的关键方法之一，其凭借多种优势普遍应用于偏远区域。短波发射机天馈线内部具有信号发射功能，它在一定程度上影响了广播节目的播出质量。因此，工作人员必须积极做好天馈线驻波比调整工作，将驻波比控制在合理范围内，从而保证播出效率与质量。

1.大功率短波天馈线系统工作原理及构成

短波广播发射机、天馈线系统均为短波广播信号结构的关键元素。其中，天馈线是结构运行的“心脏”。由于使用环境较为恶劣，天馈线容易产生各类故障，不利于广播电视节目正常播出。短波广播发射机主要利用垂直振子单桅杆拉线铁塔等装置为系统的发射天线。铁塔底部与天馈线、天调网络相连接，形成了完善的天馈线工作体系。大功率短波天馈线系统为短波广播信号精准发射及传播提供了有力支撑。天馈线的构件包括以下几个部分：

（1）天线。天线是天馈线系统的核心构件，其不仅可以精准将射频调波转变为电磁波，还能够以馈管为核心载体平台，进一步将接收的电磁波传输至发射机内。

（2）馈线。发射机房与天线间距离较小，因此，发射机需要依靠馈线来完成功率传送。在一般情况下，馈线可分为多种类型，如多线式馈线等。馈线通常由外层导线、内层导线两大模块组成。外层导线的核心功能是屏蔽，内层导线的核心功能是馈电。

（3）调配网络。天线与馈线之间需要接入相应的网络。谐振电路主要由电感线圈、电容组成，它能够保证输入的实际阻抗与馈线阻抗相吻合。不同节目的发射频率不尽相同，当发射不同的节目时，为了使频率覆盖同一区域，工作人员需要采用双频共塔技术。另外，为了避免干扰，工作人员需要在天线、匹配网络之间，以串联方式来增设相应的阻塞网络。

（4）地网。短波辐射实际损耗是地损。为了减少地损，最直接、最有效的解决方法是，结合相关要求，在天线底部合理布设相应的地网。地网可以为天线电流创设精准路径，从源头上减少雷电对设备产生的危害，从而进一步提高发射天线的工作效率。地网的埋设深度一般控制在30cm，所有地网线都需要与铁塔底部进行焊接。

（5）防雷接地装置。发射天线的布设高度较高，其往往是雷击的目标。因此，工作人员需要合理选择防雷接地装置。防雷措施一般包括布设隔离电容器、在天线底部放置石墨放电球等。地网具有接地作用，天线易吸引雷电，因此，最有效的避雷方式是设置地井。

2.影响天馈线特性阻抗的核心因素分析

由于电离层的变化较大，即便处于同一个区域内，其呈现的频率也不尽相同。因此，工作人员需充分结合电离层实际变化情况来合理选取不同的天线系统频率。为有效保证短波天馈线正常运行，工作人员需积极结合实际状况，系统分析其实际阻抗。另外，工作人员还需要了解影响短波天馈线正常工作的关键因素，从而有针对性地提出相应的解决措施，以保证阻抗的匹配性。天馈线特性阻抗的影响因素主要包括以下几个方面：

（1）天线参数布设缺乏均匀性。天馈线的实际阻抗是整个辐射范围内的均值，因此，在受到外界因素干扰时，其实际抗阻会发生相应的突变。

（2）馈线双门杆部位需要布设相应的跳笼。随着时间的推移，跳笼实际转弯角长度、方向及角度均会形成一定的波动。另外，气候变化也会导致跳笼实际支撑点间距发生变化。

（3）位于挑杆两端的馈线，它们之间的跨度较大，再加上温度变化等因素，使馈线垂直度不符合设计标准数值。

（4）受到材料、环境等因素的干扰，馈线会产生断线、暴皮等质量缺陷。因此，工作人员需要剪去暴皮部位。当采用铜线来压接时，天馈线实际覆盖半径会明显增大，这会导致天馈线抗阻特性发生变化，进而导致天馈线反射系数与驻波比明显增大。

3.大功率短波天馈线驻波比调整方法

在不同区域内，受多方面因素的影响，天馈线优化调整的周期是不一样的。因此，工作人员应根据实际情况并利用世纪网络分析仪来做好驻波比调整工作。在测试和调整的过程中，工作人员应按照相关要求来做好功能测试工作。在完成所有设备的调试任务之后，工作人员需要启动相应的按键进入系统程序以查看驻波实际曲线图。另外，在实际工作中，工作人员不仅需要做好数据资料记录工作，还需要保证数据可靠性。天馈线驻波比调整的关键节点和调整方法体现在以下几个方面：

（1）每副天线的实际馈线是由主馈线、分馈线、支馈线构成的，各馈线的实际功能存在较大的差异。主馈线转角部位的连接构件是跳笼，分馈线和支馈线的连接构件都是变阻器和跳笼。工作人员需要利用玻璃纤维绳等来固定馈线，馈线和跳笼之间的距离宜控制在50cm。在调整馈线驻波比的过程中，工作人员应严格按照相关规范要求，利用专业仪器（如矢量网络分析仪等）进行扫描测量。在初步明确峰波部位后，工作人员需要调整好该点位馈线之间的实际间距，并且保证其精度达到毫米级。工作人员应及时做好场外人员配置工作，及时与专业操作人员进行沟通，实现信息共享，使馈线驻波比的精准性满足相关规范要求。[1]

（2）工作人员应将矢量网络仪连接线与天馈线网络相连接，并且利用专业工具来精准分析时域，从而及时调整天馈线反射系数。工作人员应全面扫描天线波段内的天馈线驻波比，查看和分析整个时域图形中不同点的实际反射系数，主要查看点包括物理长度2m处、跳笼82m处、分馈线450m处、分馈线457m处。

（3）在矢量网络分析仪频域中，工作人员需要进一步分析驻波比的曲线，追踪和分析故障，精准确定反射系数峰值重要节点，获取其相应的数值，并且以此为基础，分析峰值变化较大部位的形成原因，积极做好优化和调整工作。驻波比是馈线内最大与最小电压之比，最大电压与相邻最小电压实际波长为γ/4。工作人员结合实际频率与γ/4物理长度倍数之间的关系，调整82.6m处跳笼部位馈线间距之后，驻波比从原来的1.48下降至1.23。工作人员可以根据上述规律来估测下一环节实际峰值点位。当其他点位产生相应的波动时，工作人员需利用矢量网络分析仪来分析波动原因，从而做好大功率短波天馈线驻波比调整工作。[2]

（4）变阻器是天线反射系数的核心内容，短波天馈线的变阻器通常设计为多节1/4波长变换器，其核心目的是：利用设计的传输线段，精准将核心载荷与特性阻抗进行匹配，保证相关系数符合相关规范要求。当波长变换器需要与窄带进行匹配时，工作人员应通过调整单节变换器来实现该目标。当波长变换器需要与宽带进行匹配时，工作人员应通过调整多节变换器来实现该目标，并且保证其始终处于最佳状态。为了保证变阻器实际反射系数的合理性，工作人员需要利用先进的测量工具来做好数据追踪，从而避免主馈线变阻器部位发射系数达到最高点。（5）4×4MIMO天线有两条分馈线，工作人员不仅需要保证两条分馈线物理长度相等，还需要保证两条分馈线的对称性。4×8MIMO天线内部含有多条分馈线，工作人员不仅需要保证它们物理长度相等，还需要及时做好对称测试和灵活性调整工作。在测量和调整天馈线驻波比的过程中，由于实际天线厂区内部面积较大，工作人员必须利用先进的信息技术来构建移动平台，从而保证调整工作的规范性、灵活性。