通过网络分析仪测试短波馈线系统的方法

高慧龙

内蒙古自治区广播电视传输发射中心839台 内蒙古 呼和浩特市 010010

引言

根据50kW短波发射机功率计算，主馈线采用300Ω四线式平衡馈线，由4根φ6.0铜包钢线组成，馈线中心距地面高度为4米，馈线杆档距不大于32米，取25～30米。短波天馈线频段为3～30MHz，特性阻抗用300Ω。性能参数通过驻波比、阻抗与特性阻抗、隔离度等指标进行测试。需要高馈线传输效率，以保证发射机输出高频能量全部传送到天线或天线接收高频能量全部传送到接收机。测试短波馈线系统意义是确保调试天线调配网络和射频电缆阻抗严格匹配，保障以最小损耗传输最大传播距离与最优质短波广播。

1 测试短波馈线性能的常用配置

短波天馈线多用双线系统测试，测试项目分为反射与传输两类，称为回损和插损。通过测量反射系数测算回损、驻波比、阻抗与特性阻抗等参数；测量传输系数测算插损、传音、隔离度等参数。

驻波比：馈线系统驻波比S是馈线最大电压与最小电压之比，即行波系数的倒数。驻波比是特性阻抗与负载阻抗匹配程度的表征量，反映长度方向特性阻抗均匀性情况，是衡量系统性能主要技术指标。任何故障或者瑕疵都会造成驻波比的值变差，通过网络分析仪测量驻波比应小于1.15，当驻波比大于1.33时，不宜继续使用，否则会引发发射机末级保护性自锁。

特性阻抗：在设定允许频率范围内，短波馈线任意点的阻抗都应该保持数值不变，为常数，即是馈线所有点电压与电流比值是常数，为特性阻抗。当使用馈线与天线相互连接时，将馈线特性阻抗匹配天线的输入阻抗，两个阻抗数值相同，传输天线接收信号能量。隔离度是衡量天线互耦程度大小的物理量。

差分套件常规配置：使用1只差分电桥，测试双线系统反射系数；使用1～2只差分头，测试回损；使用1只阳负载，校零；使用1～2只阴负载，测试回损与串音；使用1只短路器，用来短路校正。

差分电桥：短波馈线使用CB-300S型差分电桥，该电桥定向性40db，单端阻抗50Ω，差分端阻抗300Ω，只做短路校正需要乘以阻抗倍数6。

差分头：短波馈线使用CD-300S型，该差分头频率范围在3～30MHz，共模抑制比40db，单端阻抗50Ω，差分端阻抗300Ω。

差分负载：短波馈线使用RK-300S型或RJ-300S差分负载，差分负载频率3～30MHz，回损40dB，阻抗300Ω。

2 短波馈线双线系统测试实际使用案例

短波发射台站使用300Ω平行线用作馈线，天线使用水平极化的对称线天线，从原理上是属于差分系统，使用传统测试仪器进行单端一线一地系统测量，不能直接测量差分系统，需要通过平衡器将单端系统转化为差分系统，以300×200×Φ6的四线短波馈线系统为例，使用具有抗干扰性能便携式矢量网络分析仪进行馈线系统射频测试，如图1所示。

图1 便携式矢量网络分析仪

2.1 测试连接方法

首先将差分桥放在馈线下方，差分桥通过领带型转接片接到四线馈线等位条中间下方，将网络分析仪器输入输出分别接到差分桥的两端，接通网络分析仪电源。

2.2 测驻波比过程

将模式置于精测，按菜单键选择驻波。如图2连接，但电桥测试口开路。先校正短路，插上300Ω短路器，校正完成，亮点应在R=0附近，此时拔下短路器，亮点应在R=∞附近。读取输入阻抗数值，将领带型转接片连接到测试端口，读取待测馈线输入端口的输入阻抗，如果仪器为50Ω系统，阻抗读数乘以6，如果网络分析仪为300Ω系统则不必乘倍数。如图3所示菜单键“MENU”选择驻波项，即可显示直角坐标的驻波比频响曲线。以上操作过程中都可以打印曲线或者阻抗、驻波、回损等数据。

图2 测试连接示意图

2.3 测试馈线系统插损、回损过程

如图3所示主菜单选择“测插损”。在端口1与端口2，连接2根电缆，另一端各串入一只10db衰减器，再通过双阴对接。按“↓”键使光标停在“校直通”，按“执行”键，此时为直通状态，即校最大值，测试值为0db。在端口2连接1根电缆，电缆末端接入-10db衰减器，与输入端口匹配；衰减器插头即成为新的测试端口2。端口1接入测试电缆，电缆末端口连接开路器，将光标移到“侧回损 插损”，再将光标移到“校开路”，点“执行”，出现“校短路”字样，取下开路器。

图3 便携式矢量网络分析仪的按键布局

在电缆末端连接短路器，再按“执行”键，停下后出现“校零反射”，取下短路器。在电缆末端连接精密负载，再按“执行”键，仪器进行校零反射，停止后出现“校直通”。将端口1电缆通过双阴连接到端口2衰减器，按“执行”键，此时插损值应在0db附近，回损值在-20db以内。取下双阴，将馈线两端延长线连接在端口1电缆末端和接衰减器端口2之间，即可同时测出插损、回损两种参数，回损在左侧为红色，插损在右侧，为橙黄色。对于短波馈线系统已架设完成，只能用测回损的方法测插损，测试方法同测驻波比方法，只需将传输线远端开路或短路，测其入端的回损值除以2即得，若开路和短路值不尽相同，则取其平均值。

结论

通过以上实例得到反射系数和传输系数主要指标值，对于判定短波天馈线系统性能起到关键作用，通过数据分析快速查找短波天馈线系统的性能薄弱环节，维护和改善短波天馈线性能，保障短波发射机播出质量。