無方向信標調配技術

文/宋蘭建

1 NDB發(fā)射機概述

NDB采用D類橋式功率放大器產生500W的輸出功率。D類功放擔負著調幅和功率放大雙重任務，工作在過壓狀態(tài)，由調制器輸出調制電壓作為橋式功率放大器的工作電壓，實現調幅。

NDB功放連接一個諧波濾波器，通過一段同軸電纜后連接天線自動調諧器，然后接T型天線，見圖1所示。

高頻功率放大器在過壓狀態(tài)下，具有很小的功耗和很高的工作效率。

2 諧波濾波器的設置

NDB500諧波濾波器是一個帶通濾波器，它有13個波段。開機之前應按照NDB技術手冊中給出的工作頻率與諧波濾波器接線表，找到對應的接線端子，連接好諧波濾波器連接線即可。

3 NDB天線的阻抗特性

NDB一般采用寬T形天線，它的水平部分由4根銅包鋼線組成，天線水平部分起增大天線頂端電流，增加天線有效高度的作用，寬T形天線見圖2所示。

對于NDB來說，由于T形天線的架設高度僅為幾十米，遠小于波長，所以，T形天線呈電容性。

在遠臺和航路臺，T型天線的電容一般為1000～1200pF；近臺的天線電容一般為800pF，或更小一些。

NDB臺使用T形天線時，近臺天線電阻一般為5～10Ω，航路臺和遠臺一般為5～20Ω。

4 天線自動調諧器的組成和工作原理

表1：NDB500匹配變壓器與天線電阻的關系

圖1：NDB功放與諧波濾波器、天線自動調諧器連接圖

圖2：寬T形天線

圖3：天線自動調諧器工作原理簡圖

天線自動調諧器由天線調諧線圈、匹配變壓器、伺服檢測電路、驅動電機、天線電流指示電路等組成，其工作原理簡圖如圖3所示。

天線自動調諧器的作用是自動調整天線線圈，使天線線圈與T形天線產生串聯(lián)諧振，此時，在天線電流表上可以得到天線電流最大值，見圖4所示。

圖4中IA為天線電流，f0為NDB的工作頻率。變壓器是具有阻抗變換功能的，手工調整匹配變壓器，可以將天線電阻反射到天線自動調諧器射頻輸入端，為一個50Ω的純電阻。當NDB發(fā)射機完成阻抗匹配工作后，在控制面板功率表上，可以得到正向功率最大值、反射功率最小值。

5 改變匹配變壓器連接抽頭對發(fā)射機功放單元工作狀態(tài)的影響

圖4：天線諧振時可以得到天線電流最大值

圖5：反射功率對發(fā)射機的控制作用方框圖

根據NDB技術手冊，天線自動調諧器可以對天線電阻為2～30Ω范圍內的天線進行匹配調諧。對于NDB500來說，匹配變壓器與天線電阻對應關系見表1。

如果在安裝NDB時，不正確地選擇了匹配變壓器的連接線，那么，對功率放大器的工作狀態(tài)是有影響的。

比如天線電阻為10Ω，而將A接5，B接3，則天線反射到匹配變壓器初級端的電阻將會小于50Ω時，功率放大器將會減輕過壓。

反之，天線電阻為10Ω，而將A接7，B接3，則天線反射到匹配變壓器初級端的電阻會大于50Ω時，功率放大器將會加深過壓。

在未知天線電阻大小的情況下，我們對匹配變壓器選擇最松耦合，將有利于功放保持在過壓狀態(tài)。

我們可先假設天線電阻為3Ω，對匹配變壓器進行初始設置，這是最松的耦合接法。這樣連接方法一定會使功放工作在過壓狀態(tài)的，功放是安全的。

6 NDB500可以接受的失配范圍

當NDB500反射功率超過50W時，對應駐波比為2，失配告警燈亮。

失配功率控制電壓將送到發(fā)射機單元線性衰減器中，去反向控制調制激勵電壓，降低發(fā)射機輸出功率，保護發(fā)射機功放。見圖5。

反射功率越大，反饋控制電壓就越大，調制電壓就越小，有利于功率放大器保持在過壓狀態(tài)，保護功率放大器的安全。

7 對NDB發(fā)射機的調配

7.1 調諧與調整的順序

第一步是將天線調諧器調整到諧振狀態(tài)。第二步則是調整匹配變壓器的耦合，使功率放大器獲得最佳負載阻抗，實現阻抗匹配。

7.2 對匹配變壓器的初始設置

我們可以采用最松耦合法對匹配變壓器進行初始設置，這是最安全的做法，是肯定可行的。

當使用T形天線時，如果按照天線電阻為10Ω的數值初始連接匹配變壓器。此時，當天線電阻在5～20Ω范圍內變化時，駐波比都將不會超過2，NDB是不會出現駐波比告警的。這種連接方法也是可行的。

7.3 開機調諧

開機，將監(jiān)控器設置為旁路位置。稍微增加輸出功率，幾十瓦均可，天線自動調諧器開始自動尋找諧振點，此時天線電流表顯示為0。

幾十秒之后，天線電流表應出現最大值，表示天線自動調諧器進入諧振狀態(tài)。如果調諧電機工作，但找不到諧振點，則為天線線圈抽頭設置的不合適，應重新調配。

如果天線自動調諧器的電機不工作，可手工按下手動調諧開關，強制驅動電機工作，增加或者減小電感量，試圖尋找到天線電流最大值。

當天線自動調諧器完成調諧工作后，發(fā)射機的正向功率也將出現最大值，同時，反射功率則出現最小值。

采用本文介紹的初始設置后，在調諧過程中，即使出現失配告警，功放也是處于過壓狀態(tài)的，也是安全的。

7.4 選擇最佳匹配點

在天線諧振之后，我們就可以利用NDB面板上的功率表來計算出天線電阻值。

我們使用Pf表示正向功率，RA表示天線電阻，IA表示天線電流。那么：

天線電阻可近似表示為：

根據上式計算出來的天線電阻，查閱匹配變壓器與天線電阻關系表，決定是否需要重新連接好匹配變壓器。同時記錄反射功率數值，以便于和調整后的反射功率相比較。

在匹配良好的情況下，反射功率應為最小值，一般不超過10W，通常在5W以下。

如果需要重新調整匹配變壓器的接線，則應關機，按照正確的天線電阻值對匹配變壓器重新進行接線，然后再開機進行檢查。

8 小結

本文簡要介紹了NDB500的調配原理和方法，目的是保證功率放大器工作在過壓狀態(tài)，保護功率放大器的安全。

當NDB500失配電路發(fā)生故障時，不正確的調配方法將會危及功放的安全。

特別提醒：在諧波濾波器、天線線圈、匹配變壓器和天線上，有接近1萬伏的高壓，為了安全，請勿靠近，防止發(fā)生觸電。