浅谈矢量网络分析仪在阻抗匹配测量中的应用

杨 彬

浅谈矢量网络分析仪在阻抗匹配测量中的应用

杨 彬

内蒙古新闻出版广电局包头广播发射中心台 内蒙古 包头市 014010

中波广播天馈系统中，各单元之间的阻抗匹配问题是中波广播稳定发射的重要环节，使用快速简练的方法对已出现偏差的系统做出调整是维护好发射系统的主要技能。其中，主要以熟练的使用矢量网络分析仪中的各项功能为基础。本文就笔者实际工作浅谈失量网络分析仪在阻抗匹配测量中的应用。

阻抗匹配 矢量网络分析仪 方法

1 概 述

器件和设备间的阻抗匹配问题是高频功率放大工作系统使用的重点、难点。中波广播天馈系统中，从发射机、馈管到发射天线，每一组设备的输出阻抗不一致，这就需要机箱网络和天调网络进行“阻抗转化”，如图1所示，使每一个部分能达到功率传输最大化。

图1 中波天馈线结构图

以10KW中波广播发射机为例：发射机功放部分输出阻抗约为4Ω，馈管特性阻抗为50Ω，天线阻抗随频率和土壤特性不同而差异较大，通常状态下，虚部值较高。可见，在高频信号传输的单方向上，阻抗匹配问题可以简单的理解为：机箱网络的主要任务是将4Ω转化为50Ω，天调网络的任务是将50Ω转化为天线实际阻抗。以上阻抗转化的人为调整需要的测量工具主要是网络分析仪。

网络分析仪可分为标量网络分析仪和矢量网络分析仪，主要区别在于，后者能以复数形式进行测量，有实部虚部之分，使之能体现出被测体设备的相频特性，更适合于中波匹配网络的设计思路，符合实际测量的需求。因此，矢量网络分析仪是中波广播发射技术中常用的测量工具。

矢量网络分析仪内部由一个信源和三个接收机A、B、R组成测量硬件基础。R接收机信号由信源环出，A接收机接收到的信号在信号输出端口，同R信号相运算，得出反射测量的数据，这就是仪器的基本原理。

2 中波网络阻抗测量方法

2.1 测量位置

由于天线阻抗因气候改变而发生变化，使原本与馈管特性阻抗调试匹配的50Ω阻抗发生变化，引起高频通路失配，导致反射功率增大，降低发射效率。在实际应用中，快速处理此类问题，就需要找准测量方法和测量点。所以，在保障播出的情况下，测量的位置应当先从发射机高频输出端开始，使用矢网测量馈管+天调网络+天线的特性阻抗应为50Ω，如果实部、虚部数值在±5以内，可调节机箱网络，使之匹配到测数值上，待突发情况之后，再进行测量细调。若数值在±5以上时，就需要调整天调网络，测量位置在其输入端，而后调整机箱网络中T型匹配网络。

2.2 仪器使用

以天津德力DS7631A/50Ω型矢量网络分析仪为例（以下简称矢网），测量阻抗时，使用史密斯原图直观的读出数值且得知下一步的调整方向。

测量的主要步骤是调用矢网的反射测量功能，校正仪器读数和测量被测件。

首先，点击“FUNCTION”区的“DISP”显示键，软键关闭双通道，使显示画面仅保留测量需要的CH1；点击“FUNCTION”区的“MARKER”频标键，软键操作保留一个频标点（倒三角指示）。以上两步操作是为了使画面简洁，便于读值，分析数据。再次，点击“FUNCTION”区的“FORMAT”格式键，软键选择“圆图”；点击“FUNCTION”区的“MEAS”测量键，软件选择“反射测量”。以上两步操作设置选定了阻抗测量的主要应用方法。接下来通过点击“SOURCE”输出信号源区的四个按键，以两种键入方式，确定测量需要的频率。

最后，将测试线接到“RF OUT”射频输出端口，再点击“SYSTEM”区的“CAL”校准键，软键依次选择“开路”、“短路”、“负载”，按“确定”键后，就可以对高频端口进行测量了。

在校正完仪器后，由于校正的端口面在线缆末端，所以不可以更换测试电缆。

3 测量过程中抗干扰措施

在进行阻抗测试时，强电磁干扰会随时出现，对测试数据的准确性和测量结果的可读性带来很大困难，这就需要使用仪器的功能，进行抗干扰处理，主要有两种方法，一是增加测量输出端口功率，二是使用平均数测量方法。前者的使用方法是：点击“FUNCTION”区的“MENU”菜单键，软键盘选择“输出功率”后，通过转轮或键盘输入需要输出的功率值（电平值），一般视抑制干扰的情况而定，最大输出30dBm。第二种方法是：点击“FUNCTION”区的“AVG”平均键，软键盘选择“数据平均开”后，矢网开始首次运算测量。系统默认计数16次，也可以根据实际情况增加计数次数，通过键入需要数值实现。当平均计数次数增加时，测量结果精度提高，但运算速度降低，对于应急维护不利。

结束语

中波广播发射系统中，天馈线系统的稳定是保证整个系统的技术基础，对于维护应力求快、准。所以，熟练的使用工具型仪器是每个中波广播维护人员的必修科目，本文阐述了笔者对这部分知识的理论理解和实际操作经验，望对同行有所帮助，不足之处还望指正。

责任编辑：王学敏

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2096-0751（2017）07-0017-02

杨 彬 内蒙古新闻出版广电局包头广播发射中心台 高级工程师

审稿人：严志刚 内蒙古新闻出版广电局包头广播发射中心台 正高级工程师