中波广播发射机入射/反射功率的监测分析

2018-04-25郭志华

数字传媒研究 2018年1期

郭志华

内蒙古新闻出版广电局610台内蒙古呼和浩特市 010050

1 功能与作用

以ZT-D10KW-Ⅱ数字调幅广播发射机为例，输出监测电路由输出监测板A27和输出取样板A26组成。对带通滤波器输入和输出的阻抗匹配及T阻抗网络输入和输出的阻抗匹配进行监测。当带通滤波和T网络及天馈线出现故障，造成失配、失谐，打火放电或外界高频干扰产生驻波比大故障时，输出监测还对入射功率和反射功率的电压和电流取样进行检波，指示入射功率和反射功率的大小，还将带通滤波输出的载频包络还原为复合音频送到显示板A32，与A/D转换板模数转换后又经数模还原的复合音频进行误差比较，给出载频包络是否失真的红、绿灯显示。本文着重对入射/反射功率的监测与校准做一些分析和论述，如图1所示。

图1 入射/反射功率输出监测电路图

2 入射／反射功率检测的分析

入射／反射功率指示的电压取样和电流取样也在带通滤波器输出至T阻抗网络输入（50Ω）取样，入射功率电压取样送到入射功率检波二极管VD1的负极，入射功率电流取样转换的电压送到VD1的正极。反射功率电压取样送到反射功率检波二极管VD2的负极，反射功率电流取样转换的电压到VD2正极进行入射和反射功率检波输出。见图1。

2.1 入射／反射功率电压、电流及检波参数取样的分析

电压取样：入射功率电压取样由电容C5和C6分压，反射功率电压取样由C7和C8分压，它们的分压电一样大，都在50Ω阻抗线上取样。10kW载频功率时，入射功率取样的载频基波电压有效值为5V左右，C3为可调节大小的电容。入射功率电压取样通过本板X1-15和Pl插接头送到入射功率检波二极管VD1的负极。由于反射功率电压取样和入射功率电压取样分压电容一样大，反射功率电压取样有效值也是5V左右（C4可调节大小）通过本板Xl-17和P2插接头送到反射功率检波二极管VD2的负极。

电流取样和检波：入射／反射功率电流取样是变流器N2次级线圈上的电流在相同阻值的并联电阻R3、R4和R5、R6上产生的电压，在并联电阻R3、R4两端产生的电压和在并联电阻R5、R6两端产生的电压数值相同，极性相反。若在并联电阻R3、R4两端的电压和入射功率电压取样的相位相反，作为入射功率电流取样转换的电压，则在并联电阻R5、R6两端产生的电压和入射功率电压取样相位相同。由于入射功率电压取样和反射功率电压取样相位相同，在并联电阻R5、R6两端产生的电压也和反射功率电压取样相位相同，作为反射功率电沆取样转换的电压。当输出10kW载频功率和T阻抗网络匹配时，使这两个电流取样转换的电压有效值和电压取样有效值一样大，为±5V左右。入射功率电流取样在并联电阻R3、R4两端产生的电压有效值约－5V，通过X1-3送到入射功率检波二极管VD1正极，与VD1负极约+5V的入射功率电压取样的（电容C5、C6上分压）幅度相同、相位相反，检出入射功率电压有效值为10V左右(2×5V)。反射功率电流取样在并联电阻R5、R6两端产生的电压有效值约+5V，通过X1-5送到反射功率检波二极管VD2正极，与VD2负极约+5V的反射功率电压取样的（电容C7、C8上分压）幅度相同、相位相同，VD2不导通，反射功率检波输出为零。选择T网络输入、输出匹配时，电压取样和电流取样转换的电压一样大，这是为了在阻抗匹配时，反射功率检波二极管两端的电流取样转换电压和电压取样电压同值、同相位，反射功率检波二极管VD2不工作，反射功率检波输出为零。

2.2 入射／反射功率检波原理分析

发射机输出的载频电压和电流是入射波和反射波的叠加。

即：U总=U入+U反I总=I入-I反 =（U入-U反）/Z0（Z0为馈线阻抗）

由电路原理图可以看到，用电容分压（电场耦合）取得与输出载频电压U成正比的入射功率取样电压和反射功率取样电压，由于入射功率取样电压和反射功率取样电压在同一阻抗点上取样，所用的分压电容也一样大，所以两个取样电压一样大，相位也相同。

入射功率取样电压为：

反射功率取样电压为：

通过变流器N2（电磁耦合）取得与输出载频电流（变流器初级）成正比的次级电流I次（I次= 1/N，I是变流器初级电流，N是变流器次级匝数），次级电流I次在并联电阻R5、R6两端压降作为反射功率电流取样转换电压，在并联电阻R3、R4两端压降作为入射功率电流取样转换电压，这两个电流取样转换的电压也一样大，但相位相反。

入射功率电流取样转换电压:

反射功率电流取样转换电压：

入射功率电流取样转换电压加负号说明变流器N2次级电流I次在并联电阻R3、R4两端的电压极性与并联电阻R5、R6两端的电压极性相反，不论变流器N2初级上的电流方向是流出（载频正半周）还是流人（载频负半周）,UR3∥R4上的电压和UR5∥R6上的电压相位相反、幅度相同。匹配时，入射电压取样UC6与入射电流取样转换的电压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

设：C5/（C5+C6+C3）=Z0 N×R3//R4=K（其中K为常数约0.007，C3可调节K的大小。

得出：UC6=K（U入+U反）

把Uc6电压加在检波二极管VD1负极，把UR3//R4 电压加在VD1正极，入射功率检波二极管VD1输出的检波电压为：UC6－UR3//R4=K(U入+U反)－{－K(U入-U反)}=2KU入。由于U R5∥R6与UR3//R4的压降相反，UC8与UC6分压取样电容值和取样点都一样,UC8也等于UC6，则反射功率检波二极管VD2输出检波电压为：UC8－UR5∥R6=2KU反。

通过推算得出入射功率和反射功率检波电压分别为：

当T阻抗网络的输入和输出匹配时，入射功率是2倍的电压或电流取样值2KU入，有效值约10V左右（2KU入=2×0.007×732V），C3可调节大小。反射功率检波二极管VD2两端电压同幅度、同相位无检波电压输出，C4调节反射功率电压取样的大小，使反射功率电压取样和反射功率电流取样转换的电压相等，反射功率检波二极管VD2两端的电压相等，检波输出为零。

3 入射功率指示校准

校准的具体方法，当带通滤波和T阻抗网络调整匹配后，将发射机工作在l0KW载频功率，把功率表打在指示反射功率上,调节反射功率平衡电容C4，使反射功率指示为零。关闭发射机，把入射功率指示和反射功率指示互置（P1、P2插头1接3，断开1接2），重新在l0KW上开机．观察反射功率指示，这时反射功率指示的是入射功率，是准确的l0KW载频功率。将功率表打在指示入射功率的位置，这时功率表指示的是反射功率，调节C3使反射功率指示为零，就把入射功率进行了很好的校准。因为入射功率只有在入射功率电压取样和入射功率电流取样转换的电压一样大时，入射功率的指示才是最准确的，而并不是调整C3使入射功率达到最大是准确的调整。因为C3电容值调小时，会使电压取样增加、电流取样不变，电压取样大于电流取样，入射功率指示增加。C3电容值调大时，电压取佯减小，电流取样不变，电压取样小于电流取样，入射功率指示减小。所以，在用入射功率表指示调整入射功率时，不能准确地调整C3使电压取样和电流取样转换的电压一样大。把入射功率和反射功率位置互置，调节C3使反射功率指示为零，就对入射功率指汞进行了很好的校准。这是因为反射功率电压取样和电流取样转换的电压，与入射功率电压取样和电流取样转换的电压一样大，只是反射功率电流取样转换的电压相位和入射功率电流取样转换的电压相位相反，把入、反射功率指示互置，调整C3使反射功率为零，就准确地把入射功率电压取样调得和入射功率电流取样转换的电压一样大。校准完成后关机，把P1、P2插头还原为l接2，断开l接3，入射功率指示为准确的l0kW，反射功率指示为零。