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

李燕

国家新闻出版广电总局七二五台

摘要：随着科学技术的发展，一些新技术、新设备已经应用到广播但是发送中，保证了广播电视播出安全，提高了广播电视的播出质量。天馈线阻抗匹配问题已经成为广电发送中研究的主要问题，对广电事业的长期发展具有很大意义。本文主要对广播电视发送中天馈线的阻抗匹配问题进行分析，并运用实例分析并探讨了天馈线的阻抗匹配的影响，介绍了影响驻波比的因素，分析了天线、发射机与馈线的匹配条件，希望可以给相关人员提供参考，促进广电事业的长期发展。

关键词：广电发送；天馈线；阻抗匹配

天线承担着将电磁波转化为自由空间传播电磁波或将空气中传播的电磁波转换为馈线中传输电磁波的任务，已经成为广播电视发送中比较重要的因素。馈线的主要功能就是给电磁波提供传输通道，因此进行广播传输和发送中，馈线的质量指标与技术性能等均会对发射机的正常传输及节目的收听效果产生影响。从广电发送实际现状来看，天馈线经常会受到阻抗不匹配的影响，所以必须及时对其进行分析并解决。

阻抗匹配是传输线中比较重要的一部分。在传输线、信号源以及负载等组成的系统中，一旦负载与传输线不匹配，就会降低传输功率，影响信号传输产生源输出的稳定性，同时还不能保证信号源以最大功率输出。下面以实例分析广播发送中天馈线阻抗不匹配产生的问题。第一，我台发射机天线问题经常出现在九频道，驻波比可以达到1.5以上。为了详细分析此种问题产生的原因，经过上塔检测天线发现，十频道天线缝隙中一部分分馈线已经被烧断，故障问题较严重。经过检查分析，将故障分析为，变阻器与分馈线插芯接触不良产生了问题，直接破坏了阻抗匹配的条件，而且还会出现拉弧放电现象，产生很大的高温，烧坏了分馈线与变阻器，发射机反应是发射机进行的一种自我保护行为，会产生告警声。如果此种问题继续发展，就会损坏发射机功放管，影响了广电发送的正常进行，产生了较大的安全隐患。

第二，我台23频道的主馈线与发射机馈管温度较高，经过拆开连接头发现，主馈线电缆头内部芯片上的弹簧垫已经出现了灼烧痕迹，将弹簧片取下重新安置上电缆头内芯片后发现其正常运行。所以此种故障的原因是：弹簧垫表面较粗糙或风险出现缺口后，改变了原有馈线的高频阻抗和馈线电缆参数，形成了驻波比，导致电缆头发热，但发现的较及时没有损坏馈线电缆和电缆头，没有造成较大的经济损失。

第三，对阻抗匹配问题进行具体分析。可以将阻抗匹配理解为信源内阻抗与负载阻抗在传输过程中形成的特定配合关系。由于广播电视发送的信号传输频率都是甚高频或特高频，与传输线长度相比，传播信号长度本身较短暂，天线阻抗不能与馈线电缆阻抗相匹配，导致广播电视的负载端经常出现反射。当入射波与反射波叠加在一起后，广播电视机就会在负载端发生发射，而且反射波与入射波的叠加换回改变发送信号的状态，进而形成行驻波，一旦阻抗不能匹配，就会产生反射，并需要使用特征阻抗的求解方法求解，此时可以使用二阶偏微方程进行求解。

天馈电缆的材料、结构等是决定天馈线特性的主要因素，一般进行音频信号传输时，电缆阻抗可以达到600欧，有线电视同轴电缆阻抗为75欧，但是一般发射机设备或射频传输设备都使用特定的50欧电缆。在实际传输中，随着传输信号频率的不断升高，屈服效应越明显。很多基层工作人员，由于知识掌握力度不够，经常使用万用表测量特性阻抗，但是实际应用中却不能测量出来阻抗，此种原因主要是特征阻抗与电阻具有很大差异相关，所以不能使用欧姆电表测量电阻。而且特性阻抗与馈线发射信号的幅度、信号源频率等均无关系。在实际操作中，只要保证特征阻抗、负载天线阻抗相等，就可以实现阻抗匹配，而且阻抗匹配时不会发生反射。一旦阻抗不匹配，就会形成反射波，然后叠加在入射波上，进而在天馈线上形成驻波。除此之外，还要一种情况会影响对阻抗匹配条件造成影响：使用同一根馈线传输不同频率的信号时，如果不出现表面粗糙或接触不良，就会产生无源互调现象，导致阻抗匹配条件受到影响。但产生驻波后，信号所产生的能量就不能传递出去，降低了传输线的有效容量，导致功率不能发送出去，反射回来后，就会损坏发射设备。如果位于电路板上的高速点线不能与负载阻相匹配，就会产生震荡，造成敷设干扰问题，当阻抗匹配时，所传输的功率就会增大。所以对电源而言，如果其内阻与负载相等，输出功率接越大，此时阻抗匹配。

天馈线与发射机匹配的条件就是两者感抗部分抵消，阻抗分量相同。现阶段，电压驻波比已经成为衡量天馈线与发射机的重要参数。进行广电发送时，一旦馈线、天线和发射机阻抗不匹配或发送的高频信号在天线产生了反射波，就会在天馈线部分产生驻波。通常计算驻波比时，按照以下公式计算：驻波比（VSWR）=R/r=(1+k)/(1-k),，反射系数K=(R-r)/（R+r），其中R表示输出阻抗，r表示输入阻抗。

天馈系统阻抗输出阻抗为50欧已经成为广播电视发送天馈线系统及输出阻抗的主要匹配条件。从理论上分析，谐振是影响天线发射电磁场增强的主要因素。当驻波比较高，但天线系统不存在谐振时，阻抗就会产生较大的电抗分量，导致发射机末级期间需要承受较大的瞬间过电压。高驻波比承受瞬间过压较大时就会损坏射频末级功率期间。因此驻波比已经成为广电发送中比较重要的指标之一。现阶段，很多发射机都由高驻波保护，虽然可以起到跋扈发射机功放管的作用，但瞬间高强度的冲击力度容易对功放管造成巨大损害。

实际上，电缆使用时也是会发生一定的损耗的，例如电力长度达到波长几十倍护或电缆较细，均会在电缆下端测出驻波比，而且比实际测量驻波比较低。因此测量驻波比的时候，特别是在UHF以上段测量时，都不能忽略电缆的作用。所以在广播电视发送系统中，天馈线的匹配非常重要，在实际分析中，必须定期对天馈线驻波比进行检查，主要对天馈线的紧固状况进行分析，不能忽略天馈线的测量和检测工作，避免对发射机末级功放管的损坏等造成更大损失。

结束语

天馈线阻抗匹配已经成为广电发送中比较重要的研究内容，一旦其阻抗没有得到有效匹配，就会增加馈线的损耗，将外界干扰引入到实际分析，降低了信号信噪比，影响了广电发送的正常传输，降低了节目质量，阻碍了广播电视的发展。本文主要结合实例分析，探索了广电发送中天馈线阻抗匹配等问题，希望可以给相关研究人员提供参考，提高广播质量。

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