矢量網絡分析儀在天線維護工程中的應用

近年來，隨著電子科技發展，在天饋線系統維護大修工作中應用了更多的電子測試設備進行測試，保證了天饋線系統維護大修后可以達到各項技術指標要求。本文通過自身的維護工作實踐經歷，簡單介紹矢量網絡分析儀測試設備在工程中的應用，希望與同行共同探討。

一、天饋線維護工作的重要性

天饋線作為廣播發射的最后一個重要環節，其性能指標的好壞直接影響傳輸發送距離和效果。天饋線系統都是建在室外空曠場地，高頻信號需要經過數百米的饋線傳輸到發射天線，絕大部分的臺區附近地理條件和環境因素較為惡劣，對天饋線造成了嚴重的腐蝕，并引發天饋線一系列的故障。天饋線系統一旦發生故障，輕則影響廣播傳輸發射的質量和效果，重則造成停播等重大事故。

做好天饋線系統的維護，使其更好地發揮效益，是擺在廣大技術人員面前的首要任務。

二、矢量網絡分析儀

近年來，隨著電子設備日益發展和更新，越來越多的電子測試儀器投入到天饋線維護大修工作中進行使用。先進的電子設備，提高了天線維護工作的工作效率，保證了工程維護質量和效果，使天饋線技術指標能夠達到設計要求。

矢量網絡分析是通過測量元件對頻率掃描和功率掃描測試信號幅度與相位的影響，來精確表征元件特性的一種方法。

矢量網絡分析儀在5Hz～110GHz頻率范圍內進行測量。網絡分析儀是全面測量網絡參數的一種高精度智能化儀器，能測量和顯示電氣網絡的整體幅度和相位特性，這些特性包括S參數、幅度和相位、SWR(駐波比)、插入損耗和增益、衰減、群延遲、回波損耗、反射系數和增益壓縮等。

現列舉近年來應用網絡分析儀測試天饋線電氣指標情況工程事例與大家分享交流。

(一)國家新聞出版廣電總局某電臺天線維護工程

國家新聞出版廣電總局直屬某電臺內有20余副同相水平短波天線，兩幅角型天線。在天線維護大修工作中，我們對所有天線駐波比進行了測試，并根據測試結果調整了天饋線，使駐波比達到天饋線設計要求。

本次測試采用的網絡分析儀型號為PNA3628DP，可進行短波廣播頻段范圍內的頻域反射及傳輸測試，同時還可以進行時域故障定位測試。

在我們對全部天線進行完測試后，發現駐波比基本都低于1.54以下，符合要求，只有個別天線的個別頻點大于1.6。我們利用時域功能，進行查找故障點，進行調整檢修，解決存在的問題。

如在A03號發射機上2號天線通路上存在電長度353.3米/0.0821(在與1號饋線分開處的雙門桿附近)。檢查發現在353米附近的主饋線上有2根瓷棒的間距偏離標準40厘米較大，當恢復正常寬度時發現353米處的反射由0.0821下降到了正常值0.026左右，且復查駐波比發現7M、9M、11M均不同程度下降。

A05機上15號角形天線時在7MHz頻段的發射機駐波比指示偏大(大于1.5)。A05機的50歐姆輸出依次經過諧波濾波器、定向耦合器、同軸饋筒及同軸交換開關、平衡/不平衡轉換器、平衡交換開關、主饋線、2路天線調配網絡及相應切換開關，最后與角形天線連接。其中角形天線由主饋線變阻器、分饋線變阻器、引下線和振子組成。發射機由定向耦合器對入射功率和反射功率取樣，并在雙指針功率表得到駐波比指示。

造成發射機駐波比指示偏大的原因有多種，在排除定向耦合器和雙指針功率表的故障后，還對同軸饋筒及同軸交換開關、平衡/不平衡轉換器、平衡交換開關、主饋線、2路天線調配網絡及相應切換開關、角形天線進行檢查。

對15號角形天線進行測試。發現7.284MHz的駐波比達到2.34，在10.84MHz附近約1.7。從時域故障定位看，主要問題集中在15號角形天線的主饋線變阻器(反射系數0.084)、引下線和振子(反射系數高達0.228)。

在對引下線中心距離進行增加時發現引下線和振子處的反射系數從0.228下降到0.16，但由于受施工條件限制，無法對引下線最高處的中心距離進行調整，無法繼續降低該處的阻抗失配程度。

將情況匯報給上級部門，并協調有關部門進行相關數據核對。反饋回來的意見表明目前已經設計了新型角形天線，不再是籠形振子了，采用平面形振子結構，指標很好，在相關臺站已經試用了。

檢查18號角形天線的情況。從平衡交換開關K4處斷開，并將網絡分析儀連接到18號角形天線的通路上，復查A04機上18號角形天線的情況。發現通道18C在6MHz、9MHz頻段的駐波比小，通道18D在7MHz頻段的駐波比小，但這2個通道有大部分頻率的駐波比指標大于1.54。從時域故障定位看，主要問題集中在18號角形天線的主饋線變阻器(反射系數高達0.15)、引下線和振子(反射系數高達0.212)。這與15號天線情況類似。(見圖1)

(二)國家新聞出版廣電總局某監測中心天線維護工程

國家新聞出版廣電總局某監測中心有全向中波天饋線1幅，多模多饋天線1幅，對數周期天線3幅，其中有幾副天線的電氣指標不好，我們利用定期的天饋線系統維護大修工程時間，對5副天線進行了指標測試，本次測試采用的網絡分析儀型號為PNA3628DP，情況如下。

1.中波天線

檢查發現塔底調配箱進水現象，相關接線處銹蝕，并有連接松動處，打開電纜與天線連接處，并接50歐姆標阻進行時域故障定位測試，發現電纜匹配正常。恢復與天線的連接后測試，發現在526.5-1591.5頻率范圍內的駐波比在低頻段偏大，例如在526.5處為1.68，高頻段呈減小趨勢。實際收測節目也發現540kHz的接收效果不佳，而高端的頻率接收效果尚可。天線初始安裝時的數據為530kHz駐波比為2.1，1600kHz為1.38，這個趨勢與本次此時情況相符。

圖1 從K4處測試兩個通道的駐波比圖

2.對數周期轉動天線

測試A，B兩幅天線較為正常，駐波比指標基本在1.5以下。但在測試C天線時發現駐波比大，最大超過3.0。

用時域故障定位法對天線C進行測試，發現有兩處反射大，將電纜與天線連接處斷開，接50歐姆標阻后，測試發現在電纜通路上存在故障點，檢查對應處發現天線轉動平臺處的箱子積水痕跡嚴重，將該處的電纜頭長時間浸泡，導致接頭嚴重銹蝕，需要更換接頭，并聯系廠家對該問題改進，提出合理的線路改造方案，避免今后再次發生同類故障。

3.多模多饋天線

測試多模多饋天線3種模式的駐波比，并測試之間的隔離度，駐波比指標。

隔離度指標，測試發現其中的一個與另外兩個相比存在隔離度不佳的情況，按照驗收要求的低于-25dB的要求，在部分頻率只有-24dB。

從測試情況發現L1，L2隔離度差，且測試L1模式的駐波比偏大。

從時域測試圖發現在振子與饋電網絡連接出存在阻抗匹配不佳處，且沿著振子的方向存在阻抗失配處。

使用網絡分析儀能夠幫助我們在工程中快速找到天饋線故障點，提高了我們發現問題解決問題的能力和效率！

三、小結

隨著電子測試測量技術的進步，各基層臺站對專業服務要求的提高，我們工程維護單位要不斷地提升自身的綜合服務能力。電子測量測試儀器的不斷推廣使用，在提高效率、降低成本、改善測試水平、提高維護工作水平、提升服務品質方面，保障安全傳輸發射工作等方面得到了大家的充分的肯定！

[1]中、短波天饋線運行維護規程.國家廣播電影電視總局.2002.

[2]谷歆海.網絡分析儀的工作原理及在測量領域的應用[J].電子工程師，2008(7).