高功率微波发射技术在无线电广播中的运用研究

胡传敏

(霍邱县广播电视台，安徽 六安 237400)

0 引言

在时代的发展下，电视广播在人们生活中的普及率得到提升，也对无线电设备发射技术提出了更高的要求。在微波发射机系统中决定发射功率的是微波发射机和天馈系统。文章在阐述高功率微波发射技术应用原理的基础上，结合广播无线电发射技术的应用特点，就高功率微波发射技术在无线电广播中的运用问题进行探究[1-2]。

1 高功率微波发射技术

1.1 特点

高功率微波发射技术的主要特点是微波的平均功率数值或者峰值比较高。一般情况下，高功率微波的平均功率在千瓦以上或者峰值功率在百千瓦以上。在高功率微波发展过程中，微波管是重要技术形式。高功率微波的微波管来自20世纪20年代的磁控管，之后经过发展，出现速调管等技术形式。这些高功率微波管技术的发展推动了高功率微波的实际应用，高功率微波发射技术在很多行业和领域得到应用。

1.2 能量获取方式

按照高功率微波技术的不同，可以将获得高功率微波传输能量的方式划分为两种，一种是直接震荡，另一种是多级放大。微波振荡器包含三极管、磁控振荡器。高功率微波技术的应用目的是借助微波能量的变化来实现对电源能量的转换。在使用微波放大器的时候，需要相关人员能够充分考虑技术的实现和场景的影响，如果放大器对频率的稳定没有较高的要求，可以使用直接振荡器来产生较高功率的微波[3]。

在当前，高功率微波是指峰值功率超过100 MW，工作频率在1～300 GHz的无线电磁波。在新的社会背景下，为了能够更好地扩展高功率微波的发展，在这项技术的基础上开始融入高功率电磁波技术形式。高功率微波发射系统构成比较复杂，主要构成软件包含初级能源、系统控制配套设备、定向发射系统、脉冲功率系统。电源系统对初级能源系统的运作有着深刻的影响，在具体应用的时候需要给足初级电源的作业电量。高功率微波源和一般微波源相比，其电压在100 kV～1 MV，总体设置要比一般规格的微波源高，最高电压甚至能够达到4倍以上。高功率微波是高功率微波技术中的重要零部件，在系统运作的时候会配合多个型号的振荡器联合使用。高功率微波发射技术的定向天线具有短脉冲、功率高的特点，且在具体应用的时候会对天线提出较高的要求。

2 广播电视无线电发射技术的特点

2.1 智能性

在现代科学技术的发展支持下，广播电视无线电发射技术开始具备人工智能的特点，在广播电视无线电发射技术应用中对信息传递、信息整理加工的自动化提出了更高的要求。智能化技术的应用不仅提升了信息的传递、接收速度，而且也能够降低人们对人力资源的使用和浪费，最终有效节约广播电视企业的建设成本。

2.2 广泛性

在广播电视无线电发射技术的支持下，信息的传递范围将得到扩展。在传统的有线发射技术应用中，有一些地区无法接收到正常的知识传播，而在广播电视无线电发射技术的支持下，信息能够实现在更大的范围内得到传播[4-5]。

2.3 实用性

互联网的快速发展带动了我国社会经济的发展，也对我国广播电视的发展带来了一定的冲击和挑战。互联网技术的快速发展对广播电视无线电发射产生了深刻的影响，降低了人们对广播电视无线电发射技术的使用。新型微波通信技术在传输中，若出现故障，则应及时进行修复，防止信息传输中出现问题，最重要的是在新型微波通信技术中，可以将信息运输到其他无法送达的区域，从而调动当地的信息经济发展。

2.4 经济性

现代科学技术的快速发展对我国广播电视无电线发射技术的应用产生了深刻的影响。传统意义上的广播电视产业需要借助有线电缆等资源来传递和处理信息，无形中加大了广播电视产业发展的经济成本。广播电视无线电发射技术的发展降低了广播电视发展的经济成本，也在应用的过程中降低了用户的资金消耗，最终不仅促进了广播电视产业的经济发展，而且也促进了我国社会经济的发展。

2.5 高效性

无线技术的进步对很多企业的发展做出了巨大的贡献，相对于无线电磁波来说，广播电视无线电发射技术会进一步提升信息传输速率。与此同时，借助先进的技术手段还能够更好地识别和处理自动化数据信息，最终能够提升广播电视行业的发展水平。实施新型微波通信技术，可以将两种不同体系融合在一个使用平台上，让信息容量增加，不但可以解决成本费用问题，同时可以让使用容量增加，开展此项技术，有效解决通信价格高的问题。

3 高功率微波发射技术在无线电广播中的运用

无线电广播通信在运作的时候深受外界环境变化的影响，在遇到雷电天气的时候会出现信息传输受损和信息真实性无法保证的问题。在众多影响因素中，微波发射机、天馈线系统是重要的影响因素。在实际的广播电视工程中，如果使用天馈线传递高功率的微波会削弱传输信号的强度，使得最终发射出去的信号能力和实际接收的信号能力出现严重的不符。为了能够更好地发挥高功率微波发射技术在无线电广播中的应用作用，需要无线广播电视工作人员立足实际情况，积极思考如何将高功率放大器、输出功率、新型发射天线合理应用到无线电广播中，旨在能够更好地发挥出高功率微波发射技术在无线电广播中的应用作用，保证无线电传输信号的精准性、安全性、可靠性[6]。

3.1 功率放大组件

功率放大组件在整个无线电广播中发挥着十分重要的作用，也是高功率微波发射技术在无线电广播中的一种应用体现。在现代科学技术的快速发展下，半导体技术也得到了长足的发展，其中应用最广泛的半导体技术是坤华家晶体管。和传统意义上的半导体材料相比，坤华家晶体管材料显示出明显的优势，如坤华家晶体管的工作频段能够达到250 Hz，且产生的噪声比较小，能够击穿电压。因此，近几年，坤华家晶体管被人们广泛应用到高功率放大器芯片中，并在很多领域显示出了重要的作用。将坤华家晶体管应用到无线电广播中能够解决无线电广播发射功率、信号失真的问题，且能够避开传统硅双极性功率倍增模块的情况。

3.2 天线

高功率微波发射技术在无线电广播中的运用能够进一步改进天线应用的现实意义。天线作为高功率微波发射技术的重要组成，也是高功率微波发射的重要组成技术。在高功率微波发射的过程中，如果缺乏了天线的支持，就会使得技术的应用和无线电广播通信的发展遇到阻碍。

发射天线在高功率微波发射中的主要工作原理是根据功率放大器中的微波信号将所需要发射的信号发射出去。从实际操作上来看，在天线发射的过程中还会遇到能源消耗大的问题，在能源浪费之后会降低回波损耗率。不仅如此，在高功率微波发射技术天线的支出下，还会借助降低旁瓣电平的方法将微波能量在适合的频段聚合起来，最终不仅能够提升高功率微波的发射功率，还能够减少杂音、杂波的破坏力。在使用天线的时候可以根据功率放大器的其他作用将其和其他技术形式整合在一起，通过技术的强化合作会减少信息传递中的损耗。

4 无线电广播中高功率微波发射技术的应用前景和应用优化

从实际应用情况来看，传统意义上的模拟信号传播方式具有工作效率低下、信息传输失真的问题，且在信号传递的过程中还会消耗比较多的成本，最终会影响到无线电广播的发展。

在无线电广播技术应用的过程中不仅需要采取措施提升微波发射机和发射天线的电性能，而且还需要借助数字调制解调信号来增强系统运行的安全性和稳定性，降低数据信息传输失真问题的发生，提高数据信息的传输效率。同时，在数据信息容量不断扩张的今天，通过对中频数字化的改造能够更好地增强发射的功率，从而使得多站达到满意，提高无线电广播的经济效益和社会效益。

在未来，为了能够更好地发挥出无线电广播中高功率微波发射技术的应用作用，需要着重做好以下几个方面的工作。

4.1 加快打造完善的监督管理机制

为了能够发挥线电广播中高功率微波发射技术的作用，需要广播电视企业建立健全完善的监督管理机制，在机制的作用下对无线电发射技术的应用实施有效的监督管理。当前，在社会的发展支持下，有很多广播电视企业都引进了无线电发射技术，但是真正意义上使用这项技术的企业十分少，而出现这个问题的原因是企业内部没有专门的管理监督者，由此使得工作人员对线电广播中高功率微波发射技术的应用缺乏认识，无法实现对高功率微波发射技术合理利用，最终促进我国广播事业的稳定发展。

4.2 完善光缆建设工作

无线电广播中高功率微波发射技术的应用离不开光缆的支持，光缆保护工作也是高功率微波发射技术的一个关键。在实施光缆管理的时候要着重做好防雷工作，即在打造光缆的时候要注重实施必要的壁垒保护措施，在壁垒的支持下达到真正的防雷防水作用。另外，在光缆建设之后相关人员还需要按照规范的标准对其实施必要的考核和检验，通过考核检验来确保光缆的安全性和高效性，减少光缆设置对无线电广播的不利影响。

4.3 国家政策层面强化对高功率微波技术应用支持

为了能够更好地发挥无线电广播中高功率微波发射技术的作用，需要政府部门制定出相应的政策和规范，在制度和规范的支持下来促进技术的应用发展。

4.4 解决高功率设计问题

与其他关键的射频/微波组件和设备参数一样，射频设计和系统集成中的极端功率需要考虑一些重要的注意事项。如果针对其他性能因素(例如噪声、线性、相位噪声或其他信号质量因素)对射频信号进行了优化，且信号功率完全在组件、设备和互连的功率处理能力之内，那么通常很少考虑功率因素。在较高的射频功率下，表面状况、粗糙度和保形性比在较低的射频功率和较低的频率下对系统的功率损耗和效率起着更重要的作用。如果损耗足够大，可能导致组件或设备的绝缘、介电材料或半导体的发热并降额，甚至会导致热失控并损坏系统元件。解决高功率设计的其他方法是使用最大可能的互联和信号路径，以减少由于电阻性损耗引起的损耗和发热。在高功率设计中，通常使用具有较高电介质击穿和较低电介质正切(损耗因数)的电介质和绝缘体，从而进一步减少电介质的发热。对于高功率设计，材料的选择往往局限于具有较好热膨胀系数(CTE)匹配的材料，或者互连、组件和设备的设计：在特定条件下，即使加热引起尺寸变化，元件也能工作。

4.5 线性问题的解决

在高功率水平下，诸如谐波和杂散信号之类的非线性可以达到初级信号功率的重要部分。另外，一些无源非线性变得越来越普遍，例如无源互调失真(PIM)。由于无源互调失真(PIM)产生的干扰是原始信号强度和频率的产物，因此需要更加仔细对高功率系统加以规划，避免无源互调失真(PIM)对附近通信系统造成干扰。为了避免高压驻波，高功率系统通常由非常低的电压驻波比(VSWR)设备组装而成，这些设备的设计具有最小的非线性和无源互调失真(PIM)。这些设备通常是专门的组件，最近已成为广泛使用的标准同轴连接器和电缆尺寸。防止过压系统造成损坏的其他方法是使用衰减器和限制器，将其调节至下游设备的最大工作功率。此外，对于极高功率的系统，在信号链中使用波导组件来代替同轴互连也是很常见的，因为波导往往具有比同轴更高的功率阈值[7]。

5 结语

综上所述，从无线电广播通信工作发展实际情况来看，传统模拟信号的传输方式具有失真高、效率低、成本高的缺点，这些缺点会制约无线电广播技术的发展。无线电广播中高功率微波发射技术的应用能够弥补传统模拟信号的应用局限，在高功率微波发射技术的支持下不仅会提升微波发射机和发射天线的电性能，而且在数字调制解调信号的支持下还能够提升数据信号传输的稳定性、安全性，减少信息失真和线路损耗的问题，最终提升信号的发射功率，满足多站的发展需求。