相移网络的两个经典应用

甘肃省新闻出版广电局无线传输中心535台 胡红伟

0 引言

相移网络是能控制信号相位发生变化的网络，其在广播电视技术领域的应用十分广泛。比如亮度信号延时线、波群信号的群时延校正，数字信号的相位调制等。

事实上相移网络的应用并不仅限于此，在解决中波的天馈线阻抗匹配和设备避雷等相关问题方面，也有很高的应用价值。有如下应用案例。

1 馈线端阻抗与所接负载阻抗不等

表1是我省某台四套中波广播节目馈线端和调配网络端的实际阻抗测试数据。

表1 四套中波广播馈线端和负载端的实际阻抗测试数据

从表1数据可以看到，对于同一工作频率下的两个不同的物理测试点，其阻抗值不等。也就是说天线调配网络端的阻抗，经过一段射频馈线后，阻抗值发生了改变。

理论可以证明，当负载阻抗等于馈线特性阻抗时，不论馈线长短，馈线输入阻抗恒等于负载阻抗；当馈线长度等于工作频率半波长的整数倍数时，不论馈线特性阻抗是否和负载阻抗相等，馈线输入阻抗恒等于负载阻抗。

现实中，由于各种原因，发射台的射频馈线的长度很多都不具备是工作频率半波长整数倍数的条件。为达到馈线输入端阻抗能真实反应负载阻抗的变化，只有在系统中增加相移网络来解决。

下面以表1中1170KHz广播频率为例，详细介绍相移网络的设计方法。

（1）短路馈线负载，求得馈线长度，或馈线相移角度。

（2）由馈线相移角，确定相移网络各电抗元件值。

可以证明，上述求解的两个相移角，任用其一，求得的相移网络是一样。在此按馈线相移角来计算。该相移角在直角坐标系的第二象限，所以应采用滞后相移网络。

由于该相移网络是滞后型网络，所以 XS是感抗元件，XP是容抗元件。

图1

上述三元件属非标元件，所以在应用时，宜采用可调元件代替。该网络经实际使用和测试后，达到了设计要求。测试结果如表2：

表2 四套中波广播馈线端和负载端的实际阻抗测试数据

2 塔基短路时发射机输出口阻抗不为零

中波发射机的功放模块是场效应管，当天线遭到雷击时塔基放电球放电，天线阻抗被短路，此时功放电路里会产生极高的驻波电压和电流，很容易烧毁功放模块。实验和计算机仿真都证明，当发射机输出口和塔基两点处的相位差刚为180°时，发射机功放的抗雷击效果最好。为满足这点，仍然可以用相移网络的相移特性来解决。

设计过程与前例一样，不在赘述，但在求解馈线相移角时，一定要包含天线调配网络在内，也就是短路位置一定要选在塔基处，这样才能保证求得的相移网络满足设计要求。

3 结束语

在应用相移网络解决实际问题中,还需注意以下几点。

（1）在传输馈线特性阻抗较高，且工作频率较低时，相移网络元件值可能较大，适宜采用两节相移网络修正。

（2）馈线相移角在直角坐标系的第一象限或第三象限，宜采用超前相移网络修正；馈线相移角在直角坐标系的第二象限或第四象限，宜采用滞后相移网络修正。

（3）在超前相移网络中，XS为容抗元件，XP为感抗元件；在滞后相移网络中，则相反，XS为感抗元件，XP为容抗元件。

[1]沈琴,李长法．非线性电子线路[M]．北京∶中国传媒大学出版社,1997∶20-24．

[2]聂典．Multisim10计算机仿真在电子电路设计中的应用[M]．北京∶电子工业出版社,2007∶153-154．