短波天線調諧器調諧失敗問題的解決方法

祝彪

【摘要】 短波天線調諧器技術是實現發射機與天線匹配和高效率耦合的最有效的方法。本文介紹了天線配諧試驗中的調諧失敗問題，深入研究了使用天線模擬器解決這一類問題的方法，并通過試驗證明該方法可行性。

【關鍵詞】 短波天線調諧器 天線模擬器 矢量網絡分析儀

一、引言

短波通信[1]效果的好壞，與天線的帶寬、增益、駐波比、方向性等因素密切相關，因此在短波通信中，選用一個性能良好的天線對于改善通信效果極為重要。常用的天線一般分為寬帶天線和窄帶天線。實現寬帶天線相對困難，其中最有效的方法就是在發射機與天線之間使用天線調諧器，實現發射機與天線的完全匹配，將發射機信號最大效率地向空中發射出去[2]。本文針對短波天線調諧器與天線的匹配問題進行了詳細的論述，并對解決該問題的方法進行了深入的探討。

二、天線配諧試驗中的失諧問題

短波電臺發射機輸出阻抗約為50Ω，而短波天線的阻抗特性隨頻率變化比較明顯，一般從幾歐姆到幾百歐姆，甚至達到千歐級別，此外，天線的阻抗還受到相應工作環境的影響，如機載天線，車載天線，艦載天線，飛機，汽車，艦船就是天線的一部分，這些因素給短波天調的配諧工作帶來較大的困難，常常出現較多頻點調諧失敗的問題。實際工作中，由于不具備這些工作環境，以至于必須通過制作天線模擬器，模擬真天線的阻抗，在試驗室中完成配諧工作。

三、天線模擬器的仿真

由于真天線的阻抗特性比較特殊，在全頻段不好模擬，實際中往往針對調諧失敗的頻段進行仿真，做模擬器，以便快速解決調諧失敗的問題。

要解決真天線調諧失敗的問題，首先是在實際工作環境中進行配諧試驗，找出調諧失敗的頻段，同時測量真天線的阻抗特性，對配諧失敗的頻段進行仿真。以圖1為例，它是某機載天線通過矢量網絡分析儀測得的2MHz～30MHz頻率范圍內阻抗特性圖。在配諧試驗中，發現16MHz和25MHz附近存在許多調諧失敗的頻點，因此，僅對10MHz～30MHz這一段頻點進行仿真。

10MHz～30MHz天線模擬器原理圖如圖2所示：

由于該頻段內的阻抗比較低，功率電阻選用的阻值是10Ω；整個頻段是處于容性區，這時網絡采用串接電感 L1和并聯到地電容C2來實現阻抗變換，加入串聯電容C1作為平衡調整器件。在仿真的過程中，對網絡器件的取值進行調整，尋找10.7MHz，16.2 MHz、22.7 MHz、29.5 MHz作為關鍵點以達到最接近真天線阻抗特性的組合。考慮到這四個點在阻抗圓圖中的位置比較均勻、特殊，因此當這四個點的阻抗仿真數據如圖3所示，依次為3.78-j101.05，3.78-j55.33，3.78-j25.57，3.78-j4.65，而實測數據為1.59-j110，5.92-j52.8，1.73-j29，3.75-j4.56。兩者比較接近屬于允許范圍內，即可認為網絡器件取值調整到位。

將10MHz～30MHz天線模擬器仿真阻抗特性圖與真天線阻抗特性圖比較，在整個頻段內阻抗分布相似，關鍵點的阻抗值接近真實測量值，確定該天線模擬器網絡仿真完成。

四、天線模擬器的制作

天線模擬器本質上是電阻、電感、電容組成的簡單網絡，也就是將一個固定阻值的電阻，通過簡單的網絡變換為在特定頻率段內呈現一定規律且連續的阻抗。其中電阻是滿足一定功率容量的功率電阻，起到吸收功率，減小輻射的作用；電感和電容要具備高Q值，高耐壓特性，起變化阻抗特性的作用。

通過仿真得到天線模擬器的網絡形式及器件取值。以此為準進行實物的制作，在制作過程中由于印制板布線、網絡器件實際值有誤差等因素的影響，使實際的天線模擬器阻抗特性與真天線阻抗特性有些許差異，這時通過微調整網絡器件實際取值來逐步完善，將差異最小化，完成天線模擬器的制作。

五、配諧試驗

天線模擬器制作完成后，將其連接到短波天調上，對調諧失敗的頻點進行手動調諧，查找失敗原因，修改調諧流程，將調諧失敗的頻點改好。

由于天線模擬器阻抗特性與真天線存在差異，2013年，設計人員將改好的天調安裝在某飛機上進行真天線配諧試驗，最終實現全頻段的良好配諧，從而證明了該方法在解決實際問題時具有可行性。

六、結論

天線模擬器具有和真天線相似的阻抗特性，可在試驗室中替代真天線使用，提高無線電通信設備的試驗室測試結果準確性，提高生產效率和節約成本。

參 考 文 獻

[1] 胡中豫.現代短波通信[M].北京：國防工業 版社，2003.

[2] 馮曉雯. 短波天線調諧器技術[J]. 軍事通信技術， 2006，27（2）：51～54.