大功率短波发射机VSWR保护及原理分析

电力电子 • Power Electronics

230 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering 【关键词】大功率 短波发射机 VSWR 保护电路1 发射机中的VSWR简介

在发射机射频电路中存在带有能量的信号，这部分信号主要是从信号源产生，并接入到具有特性阻抗的传输线Z O 当中，该信号的负载输入阻抗为Z L 。如果想要实现从信号源至负载传输功率最大化的目标，那么有特性阻抗的Z O 就需要与输入阻抗Z L 相等，否则射频电路中仅会有部分能量被负载吸收，剩余的部分则会被反射回信号源。可对Z O 进行如下定义：传输线上任意一点的电压与电流的比值，由该定义可知，传输线上的信号由两个部分叠加而成，一部分是入射信号，另一部分是反射信号，通常情况下，这两部分信号的幅值并不相等，叠加后的波形为行驻波，它的特点体现在如下两个方面：一方面是位于波腹处的振幅为入射与反射信号峰值电压的和，另一方面是位于波节处的振幅为入射与反射信号峰值电压的差，具体如图1所示。而VSWR 为电压驻波比，可将其定义为：行驻波中，波腹处与波节处峰值电压的比，可用下式表示： （1）在上式当中，为发射系数，可通过下式进行求解： （2）利用式（2）求得射频电路中反射系数后，便可通过计算得出VSWR 的值。2 大功率短波发射机VSWR保护电路原理2.1 保护电路分析在大功率短波发射机当中，带有滤波器的VSWR 保护电路的工作原理与天线VSWR 保护电路的工作原理基本相同，唯一的区别是前者取样元件的位置与带通滤波器的距离比较大功率短波发射机VSWR 保护及原理分析

文/于宾

近，而后者则与阻抗微调电路的距离比较近。

借助带有滤波器的VSWR 电路能够对发射机输出网络与合成器内任意一点的驻波进行检测，当发射机输出网络中某个元器件发生故障问题后，VSWR 保护电路会对发射机起到有

效的保护作用。同时，带有滤波器的VSWR

电路还能对发射机天线的负载变化情况进行检

测，但由于带有滤波器的VSWR 电路的灵敏

度相对比较低，所以需要先由天线VSWR 进行监测，然后再由带滤波器的VSWR 电路完

成后续的检测工作。

2.2 两级VSWR保护

通过对VSWR 保护电路的分析可知，在

大功率短波发射机当中，VSWR 保护分为两级。对于发射机而言，VSWR 保护电路的主要任务是消除故障，实现方法是在某一段时间内，利用调制编码器关闭PA 模块，从而将发射机的输出功率降至零。如果发射机出现故障，在20ms 内机器会发出异常的响声，如喀哒、砰等，这个声音通常很难被操作人员发现，当VSWR 故障几次都无法通过关闭PA 模块消除时，发射机便会自行降低输出功率。2.2.1 第一级VSWR 具体的故障现象如下：VSWR 保护的LCD 呈现出故障闪现的情况，此时载波的幅度会瞬间降至半功率的状态，随后会快速恢复至正常功率，在这一过程中，能够从电波中听到比较轻微的响声。当以上故障现象出现时，便会触发VSWR 保护动作，即VSWR 保护电路检测器会在1ms 以内快速检测到故障问题，

并对射频输出进行关闭，时间持续20ms 左右，有时甚至更短。VSWR 状态指示故障的闪现时间大约会持续30s 左右，随即恢复至正常状态。

由于这个故障并不严重，所以VSWR 的LCD

并不会始终停留在故障处，只要故障周期不超

过1s ，驻波比动作便会不定期的发生。2.2.2 第二级VSWR

具体的故障现象如下：VSWR 保护的

LCD 呈现为故障状态，此时降功率的指示灯

会随之闪烁，PA 电流及功率表的读数均会随之下降，随后的10s-30s 内，降功率指示灯会熄灭，此时发射机的输出功率与PA 电流均会

维持在低于正常功率的值上。当以上故障出现

时，VSWR 保护电路会自行动作，过程如下：

VSWR 传感器会检测到严重程度较高的故障

问题，并试图通过第一级VSWR 保护来消除故障，但是由于该故障比较严重，所以持续时间会超过1s ，这样一来，降功率指令便会自动发送给发射机，使其维持在可以正常运行的

功率电平上。以人为的方式发出升功率指令之

前，功率电平会始终停留在这个位置，若是故障没有消除，则发射机会再次降功率，并对人为发送的升功率指令完全无视。对于此类问题，必须及时修复，这样才能确保发射机在满功率的状态下运行。2.3 VSWR测试自检当大功率短波发射机出现VSWR TEST 信号时，VSWR 保护电路便会开始进行测试自检，具体的逻辑方法如下：按住VSWR 抑制开关，将VSWR 输入端进行分流接地，由此便可快速检测出VSWR 故障。随后按下LED 面板上的VSWR 测试键，大约在4s 左右，VSWR 测试指示灯应当为红色，当指示灯恢复到绿色后，测试自检过程结束。3 结论综上所述，VSWR 是大功率短波发射机较为有效的一种保护措施。在发射机正常使用的过程中，很多原因都可能引起VSWR 保护，如网络失谐、馈线失配等等，当故障问题发生后，VSWR 保护电路均会自行启动，确保发射机的正常运行。参考文献[1]李振中.大功率短波发射机VSWR 保护原理与分析[J].有线电视技术,2016,23(02):100-105.[2]卢静,胡文睿.中波数字调幅发射机VSWR 保护电路分析与故障检修[J].无线互联科技,2017:8.[3]何煌.DX 中波发射机VSWR 检测浅析[J].科技传播,2015(01).[4]杨保志,滕伟.浅析DX200中波发射机VSWR TEST 故障[J].声屏世

界,2015(s1):27-28.作者简介于宾（1988-），男，满族，北京市人。大学本科学历。研究方向为广播电视发送。作者单位国家广播电视总局二〇二四台 黑龙江省佳木斯市 154025图1：行驻波的特点示意图