PDM 1KW中波廣播發射機輸出網絡的工作原理與調試分析

山西省廣播電視局中波臺管理中心 王晉杰

本文主要針對陜西循天PDM 1KW中波廣播發射機輸出網絡的工作原理、功能及各個部分的作用進行了簡要的介紹，并針對輸出網絡的調試步驟做了詳細的分析。

輸出網絡是中波廣播發射機的重要組成部分，它的工作狀態的好壞直接關系到發射機能否滿功率輸出。發射機輸出網絡的作用就是濾除不需要的雜波成分，實現阻抗匹配，輸出我們所需要的載頻已調波信號，并最終通過發射天線有效地發送出去。PDM 1KW中波廣播發射機輸出網絡的作用有三個，一是濾波器，濾除輸出信號中除基波信號外的諧波信號；二是阻抗變換，將末級功放輸出阻抗10Ω變為50Ω；三是防雷，防止雷電對功放板造成過大的瞬態電壓電流，引起功放場效應管損壞。

1 輸出網絡的工作原理、功能及各個部分的作用

輸出網絡主要由帶通濾波器、T型匹配網絡和防雷網絡三個部分組成，如圖1所示。

1.1 帶通濾波器

帶通濾波器是讓載頻和有用的上下邊頻通過，并對各次諧波和雜頻信號進行衰減。圖1中的功率合成器是由兩塊功放板合成的，接受合成變壓器輸出的高頻功率，其輸出阻抗是一個約10Ω的低阻抗，而射頻輸出饋線的特征阻抗約為50Ω。為了將信號有效地發送出去，必須達到阻抗匹配。L3、C8、L4、C9組成帶通濾波器，兼有阻抗變換作用。帶通濾波器的負載阻抗通常為50Ω，也就是說，L3和C8串聯諧振于工作頻率，L4和C9并聯諧振于工作頻率，但X3并不等于XC8，而是由調整L3使得高頻功率放大器的負載阻抗為純電阻，因而克服了合成變壓器和功率放大器的輸出變壓器以及引線電感帶來的漏感的影響。L4的抽頭（A點）是用來作阻抗調整用的。由此可見，帶通濾波器的輸入阻抗是小于負載阻抗的。但在工程設計中，在圖中“1”點處朝天線方向測阻抗，借助網絡分析儀測的值應為14.5-5j至16-5j之間，這個值能使信號無損耗的傳遞，也就是阻抗匹配。

圖1 PDM1KW中波發射機輸出網絡原理圖

在實際調試時，使電感L3和電容C8及功率合成變壓器的漏感、引線的分布參數串聯諧振于發射機的載波頻率，使電感L4、電容C9并聯諧振于發射機的載波頻率，這樣就使得發射機功率合成器輸出的信號通過串聯諧振回路后，輸出的載頻成分電流最大而其他成分電流較小；再通過并聯諧振回路后，輸出的載頻成分電壓最大而其他成分電壓較小，從而起到濾除發射機功率合成器輸出信號中的雜波成分而輸出典型的載頻調幅信號的作用。

1.2 T型匹配網絡

T型網絡是由三個電抗元器件組成，形狀像T。在T型網絡中，如果水平兩臂的電抗數值不相等或者符號不同，這樣的網絡稱為不對稱網絡。如果水平兩臂的電抗不僅大小相等而且符號相同，這樣的網絡稱為對稱網絡。對稱的T型網絡兩端的特性阻抗相等，它插入匹配電路中時，只能使其產生相移而對電路的匹配情況不起作用。不對稱的網絡其兩端的特性阻抗是不同的，插入電路中時，除引起相位移以外，還能在兩個不同阻抗的電路之間起匹配作用。

圖1中L5、C10、L6、C11、L7、C12組成阻抗微調電路采用45°T型匹配網絡。本電路是為用戶提供使用全固態發射機的方便而專門設計的，發射機機柜面板上有末級槽路微調旋鈕，即負載調整和負載調諧，當天線隨外界環境或季節變化而變化時，機器負載不在最佳狀態，反射功率增大；這時可通過調整面板上的兩個旋鈕把機器調整到最佳工作狀態，達到天線零位。PDM發射機出于防雷的需要，對駐波比變化有快速保護的功能。由于氣候變化或積雪等因素造成負載阻抗變化時，就會影響發射機的正常工作。本機的阻抗微調電路的功能是能在駐波比為1.2以內（含1.2）時，經過反復調整L5、L6，使反射功率讀數下降至零，從而保證了發射機的安全運行。此外，其并聯臂L7、C12諧振于工作頻率的三次諧波，這樣就加強了對三次諧波和高次諧波的濾波度。

1.3 防雷網絡

圖1中發射機的射頻輸出口接有避雷器和泄放雷電能量的石墨放電球；另外45°T型網絡在射頻輸出口放電球打火放電的瞬間，能使功放板側的等效阻抗呈現約50Ω感性阻抗，從而防止對功放板造成過大的瞬態電壓電流，引起功放場效應管損壞。其中T型匹配網絡中的串聯支路L5、C10和L6、C11的兩只電感分別各串聯一只電容C10、C11，這進一步提高了高次諧波的濾波度，同時也是隔直電容用于防雷，因為雷電的能量集中在直流和低頻部分，電容可以有效防止直流和低頻部分通過。這里的隔直電容可以看做是匹配網絡的一部分，其中L5、C10組成的串聯支路對于工作頻率來說顯感性，相當于一個電感；L6、C11組成的串聯支路對于工作頻率來說顯感性，相當于一個電感。L8、C13組成并聯諧振于工作頻率用于防雷，對于工作頻率相當于開路，而對于雷電相當于通路，進而提高了整機的安全性。

2 輸出網絡的調試分析

輸出網絡調試時，應“從右往左”（如圖1）調試各元器件，以達到要求。

出廠設計L8、C13組成并聯諧振，使得并聯諧振于工作頻率。

調試T型阻抗匹配網絡。先調整L7、C12串聯諧振支路組成的三次陷波網絡，斷開“4”點處，調整L7短路夾改變L7的電感量，借助網絡分析儀測L7、C12，使得串聯諧振于3倍的工作頻率，使得阻抗實部為最小（理想情況實部為0，實際情況線圈有內阻），虛部為0，把三次諧波濾掉。一般測得值虛部為0，實部為0.1～0.2，就可以認為是串聯諧振。由于發射機功放電路工作于開關狀態，輸出電壓波形為矩形方波，將其按傅立葉級數分解，u（t）＝4E/π（sinωt＋1/3sin3ωt＋1/5sin5ωt＋……＋1/（2n-1）sin（2n-1）ωt＋……），其中，第一項是基波，幅度最大，其余是奇次高次諧波，沒有偶次諧波分量，在諧波分量中三次諧波幅度最大，隨諧波次數增高振幅減小，所以主要把三次諧波濾掉，最后以輸出光滑的典型調幅波信號。

恢復“4”點處，斷開“3”點處，射頻輸出口接50Ω假負載，借助網絡分析儀朝天線方向測“3”點處，在預設置網絡分析儀為工作頻率后，得到的阻抗值應為50+0j。如果不是該值，應調整L5和L6，移動短路夾改變L5和L6的電感量使得阻抗匹配；其中，L5為虛部調諧，L6為實部負載。

斷開“2”點和“3”點處，借助網絡分析儀測L4、C9組成的并聯諧振，諧振于工作頻率，也就是借助網絡分析儀接“3”點處和地，測C9對地的阻抗，其中L4的B點是調整并聯諧振，并聯諧振時，虛部值應為0，理想情況下實部應為無窮，實際中實部是有阻值的。借助網絡分析儀實際測時，實部不會顯示數據（因為太大）認為是無窮。這時，可以看角度顯示值為0°或360°，或者看網絡分析儀屏幕上的史密斯圓圖光標在開路點附近就可以認為是并聯諧振。

恢復“2”、“3”、“4”點處，斷開“1”點處，射頻輸出口接50Ω假負載，調整L3和L4的A點處短路夾使得借助網絡分析儀朝天線方向測“1”點處，阻抗值應為14.5-5j至16-5j。其中L3是調整虛部，L4的A點是調整實部。

以上就是輸出網絡的調試分析步驟。當然這只是輸出網絡的冷調試，在實際中，我們還需要熱調試。因為天線阻抗通常是一個復數阻抗，而且受天氣等各種外界因素的干擾，它的值也會發生改變，所以還需要對輸出網絡進行熱調試。熱調試就是在開機狀態下通過調節發射機面板上的調諧和調載兩個旋鈕，將發射機面板上的反射功率值調整到最小。

在PDM 1KW中波廣播發射機輸出網絡調試過程中，我們在理解其原理的基礎上，要熟練掌握網絡分析儀的使用步驟和注意事項，網絡分析儀是靈敏度高的精密測試儀器。為保證調試的正確性，調試輸出網絡的工作應在無電磁干擾的環境條件下進行，夜晚當鄰近的電臺結束播音后做調試工作是最佳的時機。在測量時每次改變預設頻率需要重新校準，需要分別校開路和校短路，然后再測阻抗。特別是調整線圈短路夾時要有耐心，動作要輕，緩緩移動，將線圈短路夾擰緊。因為我們稍稍調整一下線圈短路夾，可能測得的阻抗值會有很大的變化，這就要求我們在調試時，緩慢、反復多次的調整。