大功率短波发射机VSWR保护原理与分析

大功率短波发射机VSWR保护原理与分析

叶彦宏

（国家新闻出版广电总局七二三台河北省石家庄市邮编：050000）

摘要：文章主要针对大功率短波发射机VSWR保护展开分析，论述了VSWR保护的应用现状，具体深入分析了大功率短波发射机如何使用快速VSWR保护电路。

关键词：大功率短波发射机，VSWR保护原理

一、前言

大功率短波发射机的有效应用必须要首先保证其系统的科学和有效，只有当发射机系统和天馈线系统的特性阻抗达到良好匹配时，发射机才能够正常的工作在这个过程之中，VSWR保护起到了很关键的作用。

二、大功率短波发射机的运用

500kw短波发射机在我国广播电视和通信系统已经有了多年的应用历史，随着科技的进步，该发射机的供方和电源均已经实现了模块化，并实现了从模拟发射机向数字发射机的转变。晶体管不仅工作寿命远远高于电子管，而且其响应速度还比电子管快很多。经过多年发射机的发展，现代的500kw短波发射机还取消了各级放大器之间的调遣匹配机构，其可靠性较之前有了明显的提高。的发展历程进行研究，有利于我们找到当今晶体管大功率短波发射机的技术改进切入点，从而促进大功率短波发射机为我们的社会发展贡献更多的力量。

总体来说，大功率短波发射机随着发射机技术的发展而进步，经历了电子管到晶体管的改进，实现了窄带向宽带的蜕变，其调谐技术也从原本的人工调谐变为更先进的自动调谐。全固态数字模拟信号发射机的出现，更是提高了大功率发射机的工作响应速度和工作质量，频率转换手动控制到自动控制的转变，更是提高了发射机的发射准确性和及时性。科技的发展，促进了大功率短波发射机的发展，而大功率短波发射机的发展则是提高了信息传递的质量和速度，最后更是促进了科技和社会的发展。未来的大功率短波发射机，其信号传输速率、稳定性和质量必然会得到进一步的提高，从而为社会发展带来更大的影响。目前国产的500kw的大功率发射机，其技术已经逐渐接近于国际水平，不仅带宽得到了提升，信号质量和频率转换速度也得到了很大的进步。但由于我国大功率短波发射机起步较晚，因此其调遣匹配、激励器和电源仍然采用手动控制，国内应用的这类发射机，虽然有着线路简单，元器件可国产维护和更换方便等优点，但由于仍然采用手动匹配，所以更换频率耗时较长，而且更容易产生失误。

图1射频测量系统框图

三、发射机的射频测量系统

TSW2500型500kW短波发射机具有比较完备的射频测量系统来测量发射机的输出功率、反射功率、天馈线驻波比等参数，并将这些参数通过显示器直观的显示出来，有效地帮助维护者了解发射机系统和天馈线系统当前的运行状态。

TSW2500型500kW短波发射机的射频测量系统设计如图1所示，主要由定向耦合器、同轴衰减器、射频检波器和发射机控制系统的相关计算单元构成。

定向耦合器直接插入馈筒中，从馈芯传输线上耦合信号，它包含一个入射波（朝天线方向）定向耦合器和一个反射波(朝发射机方向)定向耦合器。定向耦合器耦合的射频信号经过射频衰减器衰减后，送到两个相同的检波器，每个检波器产生出一个与发射机发送的已调波包络电压成比例的输出电压，送到发射机控制系统中作进一步的信号处理。

由入射波定向耦合器耦合出来的信号，送到发射机控制系统后，得到电压平均值Ufwd，由反射波定向耦合器耦合出来的信号送到发射机控制系统后，得到电压平均值Urev，发射机控制系统将Urev和Ufwd相除，就可以得到天馈线系统的反射系数Γ，即；得到反射系数Γ后，发射机控制系统利用Γ做运算，得出天馈线系统的电压驻波比VSWR，即。同时，发射机控制系统根据Ufwd和Urev，运算出发射机的输出功率Pfwd和反射功率Prev，从而得出发射机电子管屏极耗散APD，即：APD=VaV2×IaV2-（Pfwd+Prev）。当计算出来的VSWR和APD超过发射机的门限值时，发射机控制系统会切断高压，以保护发射机。

不难看出，对于VSWR和反射功率瞬间增大时，需要控制系统进行计算和比较后，才能对发射机实施保护，存在反应速度相对较慢的问题。

四、自动调谐原理

自动调谐实际上会分为两种模式，一种是半自动，半自动的调谐意思是指，在工作中根据使用的频率，利用人工的方法把发射机的调整到其工作的几个频率的调谐点上，并且把波段的位置和条写点的位置进行相关记忆工作，记忆下来之后，如果需要更换频率时，只要按下相关的操作和控制按钮，发射机所有的调谐自动马达就会自动的调整到之前设计的位置上，然而发射机在加高压后，调谐系统不再对马达进行控制，也就是说，不在进行诸如鉴相，鉴组之类的细条过程吗，很快就可使发射机输出满功率，并且处于调整完毕准备的播音状态。半自动的调谐方法相对较为简单、速度快，但是同时又存在两个严重的缺点，第一是更换平率有限、第二是实现的预调，对比之下，半自动调谐是无能为力的。另一种是全自动调谐，其意义及意思是指，不但频率调谐自动化，并且匹配也是自动化的。首先发射机必须要具备所有短波频段内，所有频段都是自动调谐功能，其中会包含事先未预调的频率，此外，在发射机的工作过程中，调谐系统要根据天馈线驻波变化的情况，随时做出相应的调谐和匹配，使电子管处于长时间最佳的工作状态下运行，不受任何的外界影响而变化。

在人工调谐发射机时，一般都会采用最小平均屏流或阴流作为指示基准，相对较为方面，但是很可惜，这样的方法不能用于自动调谐，主要的原因是，屏流最小，虽然标示处于调谐，但屏流偏小，只能说明失谐，但却不能说明到底是哪一个方向失谐，屏流的指示确切的说是没有方向性的，无助于自动调谐。为了克服诸多的困难，首先必须要在鉴相器鉴相之前调谐马达到指定的位置，这就是所谓的粗调，而粗调的任务就是将各调谐器件调整到基本的正确位置，然后利用鉴相器进行细调。另外在输出电路中接入一个鉴组器，鉴组器是对负载的阻抗值有所反映的部件，通过两个部件进行合作就能够保证输出网络正确的调谐与匹配。因为，假如不调谐，则相位和阻抗均有反应，如果不能够匹配，阻抗则有反应。只有两者都正确时，相位和阻抗才不产生误差信号，然而当误差信号达到零时，自动调谐步骤就算是完成了。

五、谐波滤波器的日常维护方法及常见故障

1、谐波滤波器检修操作规程

a.准备工具：毛巾、内六角、机油、耐压试验器、汽油等；做好安全措施：断4CB2；在通地开关上挂牌。b.谐波滤波器的检查：检查马达装置与三个电容的连接情况，顶丝如松动，用内六角扳手紧固；清洁检查盘香电感，并检查滚轮的压力是否正常，如果压力不够应紧固；清洁绝缘板和机箱中的灰尘；检查输入输出卡子的连接情况。检查马达装置的各端子引线，焊点，以及随动电位器的顶丝，输出插头。电容和盘香电感是否打火，重点查看滚轮接点有无打火，轮轴保持清洁并适当上润滑油，绝缘板及机内必须保持清洁。c.检修完后，摘除安全铭牌，复查，试机时呼应。

2、谐波滤波器盘香电感滚轮脱轨故障现象、原因分析、如何处理

（1）故障现象：倒频后发现反射功率很大，调整平转，反射功率降不下来。反射功率切断指示灯变红，有时会掉高压。

（2）原因分析：谐波滤波器是高末屏网络后的一个VHF低通滤波器，两个盘香电感及三个真空电容是同调的，正常情况下输入阻抗为75Ω。若高末输出网络匹配良好，反射功率是较小的。当短路轮脱轨或机械原因，使某一元件不同调时，其输入输出阻抗就可能偏离75Ω纯阻较远，产生反射功率，当反射功率超过反射功率表和1A17的设定值后，将引起反射功率切断，过荷掉高压。

（3）故障处理：a当反射功率与原先的值偏离较大，但又不引起过荷时，可维持播音，停机后再处理。b当有过荷发生时，要及时寻找代播，断高压进行处理。处理时要夹短路线以防灼伤。将脱轨的滚轮拆下后进行打磨清洁，涂上凡士林，参照另一个盘香电感短路轮的位置安装上，检查谐波滤波器调至20M时电感位置和计数器读数，并检查其运行情况，确保无误。

六、结束语

综上所述，通过本文的问题，进一步明确了大功率短波发射机VSWR保护原理和具体的保护规则，可以为今后使用和维护大功率短波发射机提供更多的参考和借鉴，确保发射机能稳定正常地运行。

参考文献：

[1]张海，杨文彬，陈立明.DF-100A短波发射机自动调谐系统维护分析[J].视听，2013，04：34-35.

[2]黄绍光.大功率短波发射机自动调谐系统[J].科技创新与应用，2013，29：13-14.