广电发送中天馈线的阻抗匹配
广电发送中天馈线的阻抗匹配【1】
【摘要】通过实例引出广播电视发送过程中天馈线阻抗匹配的重要作用，简述了发射机、馈线、天线的匹配条件，及影响驻波比的一些因素。
【关键词】天馈线阻抗匹配驻波比
天馈线系统是广播电视发送中的重要组成部分，天线起着将馈线中传输的电磁波转换为自由空间传播的电磁波，或将自由空间传播的电磁波转换为馈线中传输的电磁波的作用。
而馈线则是电磁波的传输通道。
在广播电视发送系统中，天馈线系统的技术性能、质量指标直接影响到整部发射机的性能，和终端收听收看的效果。
实际工作中天馈线部分经常会遇到阻抗匹配问题，结合我台实例简单阐述阻抗不匹配时所遇到的现象：
1、我台十频道10kw电视发射机天线出现故障，驻波比1.5以上，解决问题时，上塔检查天线时，发现十频道缝隙天线其中变阻器一端和一条分馈线已经烧坏，分析故障原因时认为应该是由于分馈线与变阻器插芯接触不良，破坏了阻抗匹配条件形成高频振荡，并伴随拉弧放电现象，引起高温，烧坏变阻器及分馈线，直接反应到发射机现象为：发射机保护，高反射告警。
如果严重会损坏发射机功放管。
2、我台33频道3kw发射机馈管与主馈线温度过热，拆开连接头发现主馈线电缆头内芯上竟然有一个弹簧垫，有轻微的灼伤痕迹，取下弹簧垫，重新制作电缆头内芯，安装后正常。
故障分析：弹簧垫有缝隙缺口及粗糙表面，改变了馈线电缆的分布参数，同时高频阻抗改变，形成驻波，使电缆头变热，好在发现及时，没有损坏电缆头和馈线电缆造成更大的损失。
下面阐述阻抗匹配具体分析：
阻抗匹配是信号传输过程中负载阻抗和信源内阻抗之间的特定配合关系。
由于广电发送的信号传输频率在甚高频和特高频，信号的波长就很短，可以与传输线长度相比拟，馈线电缆阻抗与天线阻抗不匹配时，在广播电视发射机负载端就会产生反射。
入射波和反射波会叠加因此会改变发送信号的形状，形成行驻波，阻抗不匹配时会产生反射以及特征阻抗的求解方法，可以用二阶偏微分方程求解，在这里不必做过多叙述。
天馈线电缆的特性阻抗是由其馈线的材料和结构决定的，传输音频信号电缆阻抗为600欧，有线电视同轴电缆阻抗为75欧，大多数射频传输或发射设备上使用用特征阻抗为50欧的电缆。
在传输过程中传输信号频率越高，趋肤效应就越明显，有的基层单位技术人员会有一个误区，是使用万用表来测量特性阻抗，这样是测量不出来的，特征阻抗和电阻是不一样的，不能通过使用欧姆表来测量。
特性阻抗与馈线电缆的长度、发射信号的幅度、信号源频率无关。
只要馈线的特征阻抗与负载天线的'阻抗相等，这样就实现了阻抗匹配，阻抗匹配时无反射。
阻抗不匹配时，会形成反射波，会叠加在入射波上，会在天馈线上形成驻波，还有一种情况，就是在同一根馈线电缆上传输不同频率的信号时，如果无源器件接触不良或表面粗糙，则会形成无源互调，碰坏其阻抗匹配条件。
当有驻波形成时，信号能量传递不出去，导致传输线的有效功率容量降低;功率发射不出去，反射回来，甚至会损坏发射设备。
如果是电路板上的高速信号线与负载阻抗不匹配时，会产生震荡，辐射干扰等。
阻抗匹配时则传输功率大，对于一个电源来讲，单它的内阻等于负载时，输出功率最大，此时阻抗匹配。
最大功率传输定理，如果是高频的话，就是无反射波。
发射机与天馈线匹配的条件，是两者阻抗的电阻分量相同、感抗部分互相抵消。
电压驻波比(VSWR)就是衡量发射机与天馈线是否匹配的重要参数。
在广电发送中，天线、馈线和发射机的阻抗不匹配或其发送的高频信号就会在天线产生反射波，在天馈线部分产生驻波。
其驻波比的计算公式为VSWR=R/r=(1+K)/(1-K)，反射系数K=(R-r)/(R+r)，R为输出阻抗、r为输入阻抗。
广播电视发送天馈线系统和输出阻抗为50欧的发射机的匹配条件，是天馈线系统阻抗为50欧纯电阻。
理论上，要使天线发射的电磁场最强其中谐振是关键因素。
当VSWR过高，而天线系统又没有谐振时，阻抗存在很大电抗分量，发射机末级器件可能需要承受较大的瞬间过电压。
高VSWR造成射频末级功率器件上承受较大瞬间过压而损坏。
所以VSWR是广电发送中的重要指标之一。
现在的发射机基本上都有高驻波保护，先是降激励3dB，这样虽然能起到保护发射机功放管的作用，但瞬间冲击对功放管的伤害也是很大的。
实际上，电缆是存在损耗的，例如电缆较细、长度达到波长的几十倍以上，那么电缆下端测出的VSWR会比天线的实际VSWR低。
所以，测量VSWR时，尤其在UHF以上频段，电缆的影响不可忽略。
由此可见在广播电视发送系统中，天馈线与发射机的阻抗匹配是非常重要的，所以应该定期检查天馈线的驻波比，检查天馈线的紧固情况，不要因为忽略了天馈线的检查和测量造成发射机末级功放管损坏以及其他更大的损失。
阻抗匹配【2】
在科技迅猛发展的今天，小影碟机DVD已进入我们的广大家庭，但很多人购买扩音机、音箱、麦克风等一整套音响设备后，听起来或唱起来总觉音质不够理想。
原因出在什么方面呢?围绕这个问题，在教学中重点谈如下几个方面。
一、阻抗匹配
阻抗匹配是一个什么东西呢?阻抗匹配是音响设备中常见的一种工作状态，它反映了输入电路与输出电路之间的功率传输关系。
当电路实现阻抗匹配时，将获得最大的传输功率。
反之，当电路阻抗失配时，不但得不到最大的传输功率，还可能对电路产生损害。
阻抗匹配常见于各级放大电路之间，放大器与负载之间，测量仪器与被测电路之间，天线与接收机或发信机与天线之间等等。
例如，扩音机的输出电路与扬声器之间必须做到阻抗匹配，不匹配时，扩音机的输出功率将不能全部送至扬声器。
如果扬声器的阻抗远小于扩音机的输出阻抗，扩音机就处于过载状态，其末级功率放大管很容易损坏。
反之，如果扬声器的阻抗高于扩音机的输出阻抗过多，会引起输出电压过高，同样不利于扩音机的工作，声音还会产生失真。
因此，扬声器的阻抗与扩音机的输出阻抗越接近越好。
例如，音响标准接头上标明是4Ω、100W，那么该接头上的阻抗就是两个8Ω扬声器的并联，每个扬声器可得到50W，这样综合扬声器系统，就是4Ω、100W，否则不能实现100w的功率输出。
为了使信号和能量有效地传输，必须使电路工作在阻抗匹配状态，即信号源或功率源的内阻等于电路的输入阻抗，电路输出阻抗等于负载的阻抗。
在一般的输入、输出电路中常含有电阻、电容和电感元件，由它们所组成的电路称电抗电路。
如，麦克风与扩音机之间，扩音机与扬声器之间的电路就是电抗电路。
二、电抗电路
电抗电路除了电阻外还有电容和电感元件，并工作于低频交流电路中，电阻、电容和电感对交流电的阻碍作用叫阻抗，用字母Z表示。
其中，电容和电感对交流电的阻碍作用，分别称为容抗XC和XL。
容抗和感抗的值除了与电容和电感本身大小有关之外，还与所工作的交流电的频率有关。
值得注意的是，在电抗电路中，电阻R，感抗XL和容抗XC的值不能用简单的算术相加，而常用阻抗三角形法计算(见图1)。
因而电抗电路要做到匹配，就要做到输入和输出电路中的电抗成分大小相等符号相反);或者电阻成分和电抗成分均分别相等(无反射匹配)。
这里指的电抗χ即感抗XL和容抗XC之差(仅指串联电路来讲，若并联电路则计算更为复杂)。
满足上述条件即为阻抗匹配，负载即能得到最大的功率。
三、输入阻抗
阻抗匹配的关键是前级的输出阻抗与后级的输入阻抗相等。
那么什么又是输入阻抗和输出阻抗呢?
输入阻抗是指电路对着信号源进的阻抗。
如图2所示的放大器，它的输入阻抗就是去掉信号源E及内阻R时，从AB两端看进去的等效阻抗。
其值为Z=U1/I，即输入电压与输入电流之比。
对下信号源来讲，放大器成为其负载。
从数值看，放大器的等效负载值即为输入阻抗值。
输入阻抗的大小，对于不同的电路要求不一样。
例如，万用表测电压时，电压挡的输入阻抗(称为电压灵敏度)越高，对被测电路的分流就越小，测量误差也较小。
而当电流挡的阻抗越低，对被测电路的分压就越小，因而测量误差也越小。
对于功率放大器，当信号源的输出阻抗与放大电路的输入阻抗相等时即称阻抗匹配，(即麦克风的输出阻抗与放大器的输入阻抗)相匹配时，这时放大电路就能在输出端获得最大功率。
四、输出阻抗
输出阻抗是指电路对着负载讲的阻抗。
如图3，将电路输入端的电源短路，输出端去掉负载后，从输出端CD看进去的等效阻抗称为输出阻抗。
如果负载阻抗不匹配，负载就不能获得最大输出功率。
输出电压U2和输出电流I2之比即为输出阻抗。
如，放大器的输出阻抗与扬声器之间的阻抗要相匹配。
这时我们可以用同一台扩音器，用相同的输入，用二个不同阻抗的喇叭，一个4Ω，一个8Ω，同样是20w连接，听起来声音就是不同，因为扩音器输出阻抗是4Ω，再用二个4Ω的20w喇叭并联，接到同一台扩音器上，声音很大但失真，这就说明如果音箱的阻抗大于功放的输出阻抗，可能会导致有效功率减小，声音不饱满、音量低;如果音箱的阻抗小于功放的阻抗，实际功率会增加，但由于阻抗不匹配，音量开大后可能会有失真。
这样学生自己动手效果很好，很快理解了输出阻抗匹配的重要性，如果遇到放大器与扬声器的阻抗不相等的情况时，补救解决的方法是在它们之间加入一个匹配电路或匹配网络。
演示实验在教学中往往能很好地激发学生的学习兴趣，使学生积极地开动脑筋。
在演示实验中，教师可以不拘泥于教材或教参的安排，进行一些创新设计，如可以将一些演示实验改为学生探索性实验。
让学生选择器材、设计实验方法，在实验中发现问题和寻找解决问题的方法等等。
通过创设条件，让学生充分地动脑、动手、动口，发挥学生学习的主动性，从而激发学生的创造性思维，对学生创新能力的培养起着潜移默化的作用。
【广电发送中天馈线的阻抗匹配】相关文章：
调频广播的天馈线02-11
简历发送的技巧11-25
发送邮箱简历的技巧11-28
配网线路馈线自动化02-15
配网线路馈线自动化的实施03-16
配电网馈线自动化系统03-16
发射台天馈线系统维护管理03-16
不要用附件发送简历10-22
发送求职信应的技巧11-26