矢量网络分析仪在天线维护工程中的应用

近年来，随着电子科技发展，在天馈线系统维护大修工作中应用了更多的电子测试设备进行测试，保证了天馈线系统维护大修后可以达到各项技术指标要求。本文通过自身的维护工作实践经历，简单介绍矢量网络分析仪测试设备在工程中的应用，希望与同行共同探讨。

一、天馈线维护工作的重要性

天馈线作为广播发射的最后一个重要环节，其性能指标的好坏直接影响传输发送距离和效果。天馈线系统都是建在室外空旷场地，高频信号需要经过数百米的馈线传输到发射天线，绝大部分的台区附近地理条件和环境因素较为恶劣，对天馈线造成了严重的腐蚀，并引发天馈线一系列的故障。天馈线系统一旦发生故障，轻则影响广播传输发射的质量和效果，重则造成停播等重大事故。

做好天馈线系统的维护，使其更好地发挥效益，是摆在广大技术人员面前的首要任务。

二、矢量网络分析仪

近年来，随着电子设备日益发展和更新，越来越多的电子测试仪器投入到天馈线维护大修工作中进行使用。先进的电子设备，提高了天线维护工作的工作效率，保证了工程维护质量和效果，使天馈线技术指标能够达到设计要求。

矢量网络分析是通过测量元件对频率扫描和功率扫描测试信号幅度与相位的影响，来精确表征元件特性的一种方法。

矢量网络分析仪在5Hz～110GHz频率范围内进行测量。网络分析仪是全面测量网络参数的一种高精度智能化仪器，能测量和显示电气网络的整体幅度和相位特性，这些特性包括S参数、幅度和相位、SWR(驻波比)、插入损耗和增益、衰减、群延迟、回波损耗、反射系数和增益压缩等。

现列举近年来应用网络分析仪测试天馈线电气指标情况工程事例与大家分享交流。

(一)国家新闻出版广电总局某电台天线维护工程

国家新闻出版广电总局直属某电台内有20余副同相水平短波天线，两幅角型天线。在天线维护大修工作中，我们对所有天线驻波比进行了测试，并根据测试结果调整了天馈线，使驻波比达到天馈线设计要求。

本次测试采用的网络分析仪型号为PNA3628DP，可进行短波广播频段范围内的频域反射及传输测试，同时还可以进行时域故障定位测试。

在我们对全部天线进行完测试后，发现驻波比基本都低于1.54以下，符合要求，只有个别天线的个别频点大于1.6。我们利用时域功能，进行查找故障点，进行调整检修，解决存在的问题。

如在A03号发射机上2号天线通路上存在电长度353.3米/0.0821(在与1号馈线分开处的双门杆附近)。检查发现在353米附近的主馈线上有2根瓷棒的间距偏离标准40厘米较大，当恢复正常宽度时发现353米处的反射由0.0821下降到了正常值0.026左右，且复查驻波比发现7M、9M、11M均不同程度下降。

A05机上15号角形天线时在7MHz频段的发射机驻波比指示偏大(大于1.5)。A05机的50欧姆输出依次经过谐波滤波器、定向耦合器、同轴馈筒及同轴交换开关、平衡/不平衡转换器、平衡交换开关、主馈线、2路天线调配网络及相应切换开关，最后与角形天线连接。其中角形天线由主馈线变阻器、分馈线变阻器、引下线和振子组成。发射机由定向耦合器对入射功率和反射功率取样，并在双指针功率表得到驻波比指示。

造成发射机驻波比指示偏大的原因有多种，在排除定向耦合器和双指针功率表的故障后，还对同轴馈筒及同轴交换开关、平衡/不平衡转换器、平衡交换开关、主馈线、2路天线调配网络及相应切换开关、角形天线进行检查。

对15号角形天线进行测试。发现7.284MHz的驻波比达到2.34，在10.84MHz附近约1.7。从时域故障定位看，主要问题集中在15号角形天线的主馈线变阻器(反射系数0.084)、引下线和振子(反射系数高达0.228)。

在对引下线中心距离进行增加时发现引下线和振子处的反射系数从0.228下降到0.16，但由于受施工条件限制，无法对引下线最高处的中心距离进行调整，无法继续降低该处的阻抗失配程度。

将情况汇报给上级部门，并协调有关部门进行相关数据核对。反馈回来的意见表明目前已经设计了新型角形天线，不再是笼形振子了，采用平面形振子结构，指标很好，在相关台站已经试用了。

检查18号角形天线的情况。从平衡交换开关K4处断开，并将网络分析仪连接到18号角形天线的通路上，复查A04机上18号角形天线的情况。发现通道18C在6MHz、9MHz频段的驻波比小，通道18D在7MHz频段的驻波比小，但这2个通道有大部分频率的驻波比指标大于1.54。从时域故障定位看，主要问题集中在18号角形天线的主馈线变阻器(反射系数高达0.15)、引下线和振子(反射系数高达0.212)。这与15号天线情况类似。(见图1)

(二)国家新闻出版广电总局某监测中心天线维护工程

国家新闻出版广电总局某监测中心有全向中波天馈线1幅，多模多馈天线1幅，对数周期天线3幅，其中有几副天线的电气指标不好，我们利用定期的天馈线系统维护大修工程时间，对5副天线进行了指标测试，本次测试采用的网络分析仪型号为PNA3628DP，情况如下。

1.中波天线

检查发现塔底调配箱进水现象，相关接线处锈蚀，并有连接松动处，打开电缆与天线连接处，并接50欧姆标阻进行时域故障定位测试，发现电缆匹配正常。恢复与天线的连接后测试，发现在526.5-1591.5频率范围内的驻波比在低频段偏大，例如在526.5处为1.68，高频段呈减小趋势。实际收测节目也发现540kHz的接收效果不佳，而高端的频率接收效果尚可。天线初始安装时的数据为530kHz驻波比为2.1，1600kHz为1.38，这个趋势与本次此时情况相符。

图1 从K4处测试两个通道的驻波比图

2.对数周期转动天线

测试A，B两幅天线较为正常，驻波比指标基本在1.5以下。但在测试C天线时发现驻波比大，最大超过3.0。

用时域故障定位法对天线C进行测试，发现有两处反射大，将电缆与天线连接处断开，接50欧姆标阻后，测试发现在电缆通路上存在故障点，检查对应处发现天线转动平台处的箱子积水痕迹严重，将该处的电缆头长时间浸泡，导致接头严重锈蚀，需要更换接头，并联系厂家对该问题改进，提出合理的线路改造方案，避免今后再次发生同类故障。

3.多模多馈天线

测试多模多馈天线3种模式的驻波比，并测试之间的隔离度，驻波比指标。

隔离度指标，测试发现其中的一个与另外两个相比存在隔离度不佳的情况，按照验收要求的低于-25dB的要求，在部分频率只有-24dB。

从测试情况发现L1，L2隔离度差，且测试L1模式的驻波比偏大。

从时域测试图发现在振子与馈电网络连接出存在阻抗匹配不佳处，且沿着振子的方向存在阻抗失配处。

使用网络分析仪能够帮助我们在工程中快速找到天馈线故障点，提高了我们发现问题解决问题的能力和效率！

三、小结

随着电子测试测量技术的进步，各基层台站对专业服务要求的提高，我们工程维护单位要不断地提升自身的综合服务能力。电子测量测试仪器的不断推广使用，在提高效率、降低成本、改善测试水平、提高维护工作水平、提升服务品质方面，保障安全传输发射工作等方面得到了大家的充分的肯定！

[1]中、短波天馈线运行维护规程.国家广播电影电视总局.2002.

[2]谷歆海.网络分析仪的工作原理及在测量领域的应用[J].电子工程师，2008(7).