无方向信标调配技术

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64 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering
【关键词】NDB 功率放大器 过压 调谐 匹配 输出功率
1 NDB发射机概述
NDB 采用D 类桥式功率放大器产生500W 的输出功率。

D 类功放担负着调幅和功率放大双重任务，工作在过压状态，由调制器输出调制电压作为桥式功率放大器的工作电压，实现调幅。

NDB 功放连接一个谐波滤波器，通过一段同轴电缆后连接天线自动调谐器，然后接T 型天线，见图1所示。

高频功率放大器在过压状态下，具有很小的功耗和很高的工作效率。

2 谐波滤波器的设置
NDB500谐波滤波器是一个带通滤波器，它有13个波段。

开机之前应按照NDB 技术手册中给出的工作频率与谐波滤波器接线表，找到对应的接线端子，连接好谐波滤波器连接线即可。

3 NDB天线的阻抗特性
NDB 一般采用宽T 形天线，它的水平部分由4根铜包钢线组成，天线水平部分起增大天线顶端电流，增加天线有效高度的作用，宽T 形天线见图2所示。

对于NDB 来说，由于T 形天线的架设高
度仅为几十米，远小于
T 形天线呈电容性。

在远台和航路台，T 型天线的电容一般为1000~1200pF ；近台的天线电容一般为800pF ，或更小一些。

NDB 台使用T 形天线时，近台天线电阻一般为5~10Ω，航路台和远台一般为5~20Ω。

4 天线自动调谐器的组成和工作原理
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文/宋兰建
天线自动调谐器由天线调谐线圈、匹配变压器、伺服检测电路、驱动电机、天线电流
指示电路等组成，其工作原理简图如图3所示。

天线自动调谐器的作用是自动调整天线线圈，使天线线圈与T 形天线产生串联谐振，此时，在天线电流表上可以得到天线电流最大值，见图4所示。

图4中I A 为天线电流，f 0为NDB 的工作频率。

变压器是具有阻抗变换功能的，手工调整匹配变压器，可以将天线电阻反射到天线自动调谐器射频输入端，为一个50Ω的纯电阻。

当NDB 发射机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 改变匹配变压器连接抽头对发射机功放单元工作状态的影响
表1：NDB500匹配变压器与天线电阻的关系
输入端A 应接的抽头
输出端B 应接的抽头
天线电阻(Ω)
72<3.7862 3.78-5.1052 5.10-6.8473 6.84-9.48639.48-12.85312.8-16.17416.1-20.6
6420.6-27.854>27.8
图1：NDB 功放与谐波滤波器、天线自动调谐器连接图
图2：宽T 形天线
图3：天线自动调谐器工作原理简图
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根据NDB 技术手册，天线自动调谐器可以对天线电阻为2~30Ω范围内的天线进行匹配调谐。

对于NDB500来说，匹配变压器与天线电阻对应关系见表1。

如果在安装NDB 时，不正确地选择了匹配变压器的连接线，那么，对功率放大器的工作状态是有影响的。

比如天线电阻为10Ω，而将A 接5，B 接3，则天线反射到匹配变压器初级端的电阻将会小于50Ω时，功率放大器将会减轻过压。

反之，天线电阻为10Ω，而将A 接7，B 接3，则天线反射到匹配变压器初级端的电阻会大于50Ω时，功率放大器将会加深过压。

在未知天线电阻大小的情况下，我们对匹配变压器选择最松耦合，将有利于功放保持在过压状态。

我们可先假设天线电阻为3Ω，对匹配变压器进行初始设置，这是最松的耦合接法。

这样连接方法一定会使功放工作在过压状态的，功放是安全的。

6 NDB500可以接受的失配范围
当NDB500反射功率超过50W 时，对应驻波比为2，失配告警灯亮。

失配功率控制电压将送到发射机单元线性衰减器中，去反向控制调制激励电压，降低发射机输出功率，保护发射机功放。

见图5。

反射功率越大，反馈控制电压就越大，调制电压就越小，有利于功率放大器保持在过压状态，保护功率放大器的安全。

7 对NDB发射机的调配
7.1 调谐与调整的顺序
第一步是将天线调谐器调整到谐振状态。

第二步则是调整匹配变压器的耦合，使功率放大器获得最佳负载阻抗，实现阻抗匹配。

7.2 对匹配变压器的初始设置
我们可以采用最松耦合法对匹配变压器进行初始设置，这是最安全的做法，是肯定可行的。

当使用T 形天线时，如果按照天线电阻为10Ω的数值初始连接匹配变压器。

此时，当天线电阻在5~20Ω范围内变化时，驻波比都将不会超过2，NDB 是不会出现驻波比告警的。

这种连接方法也是可行的。

7.3 开机调谐
开机，将监控器设置为旁路位置。

稍微增加输出功率，几十瓦均可，天线自动调谐器开始自动寻找谐振点，此时天线电流表显示为0。

几十秒之后，天线电流表应出现最大值，表示天线自动调谐器进入谐振状态。

如果调谐电机工作，但找不到谐振点，则为天线线圈抽头设置的不合适，应重新调配。

如果天线自动调谐器的电机不工作，可手工按下手动调谐开关，强制驱动电机工作，增加或者减小电感量，试图寻找到天线电流最大值。

当天线自动调谐器完成调谐工作后，发射机的正向功率也将出现最大值，同时，反射功率则出现最小值。

采用本文介绍的初始设置后，在调谐过程中，即使出现失配告警，功放也是处于过压状态的，也是安全的。

7.4 选择最佳匹配点
在天线谐振之后，我们就可以利用NDB 面板上的功率表来计算出天线电阻值。

我们使用P f 表示正向功率，R A 表示天线电阻，I A 表示天线电流。

那么：
天线电阻可近似表示为：
根据上式计算出来的天线电阻，查阅匹
配变压器与天线电阻关系表，决定是否需要重新连接好匹配变压器。

同时记录反射功率数值，以便于和调整后的反射功率相比较。

在匹配良好的情况下，反射功率应为最小值，一般不超过10W ，通常在5W 以下。

如果需要重新调整匹配变压器的接线，则应关机，按照正确的天线电阻值对匹配变压
器重新进行接线，然后再开机进行检查。

8 小结
本文简要介绍了NDB500的调配原理和方法，目的是保证功率放大器工作在过压状态，保护功率放大器的安全。

当NDB500失配电路发生故障时，不正确的调配方法将会危及功放的安全。

特别提醒：在谐波滤波器、天线线圈、匹配变压器和天线上，有接近1万伏的高压，为了安全，请勿靠近，防止发生触电。

参考文献
[1]孙克兴.传输线天线与电波传播[R].西
安：空军通信学校训练部,1983:127-131.[2]NDB500无方向信标机使用维护说明书[R].
上海埃威航空电子有限公司,2008:11-29.[3]中国人民解放军总参谋部通信部.晶
体管发信原理[M].北京：战士出版社,1984:50-75.
[4]Using the optional Resistor Bank
to Improve the Antenna Bandwidth. Nautel Limited. John Pinks Chief Engineer Emeritus December, 2005.
作者简介
宋兰建（1963-），男，河北省石家庄市人。

现为民航河北空管分局技术保障部雷达导航室主任、工程师。

主要研究方向为航空无线电导航。

作者单位
石家庄正定机场民航河北空管分局 河北省石
家庄市 050802
图5：反射功率对发射机的控制作用方框图
图4：天线谐振时可以得到天线电流最大值。