天线电压驻波比监测电路设计优化

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：为了保证发射机正常工作，设计了天线电压驻波比监测电路，用于监测发射机天馈系统的匹配情况，在天馈系统阻抗不匹配导致发生驻波故障时输出故障信号并对发射机进行保护。天线电压驻波比监测电路由驻波故障检测电路和驻波故障保护电路2部分组成。调整时先将短路插JP1置于2、3位置，断开天线电流取样输入，只保留天线电压取样信号的输入，用示波器观察测试点TP2的信号，当信号幅度最小时回路就调整好了。

因气候变化等原因使得天线的阻抗发生变化，或因天调网络参数变化、元器件损坏等原因使得发射机的负载阻抗发生变化导致阻抗不匹配时，发射机的输出功率不能有效地送到发射天线，一部分信号将被反射回来，形成驻波。为了保证发射机正常工作，设计了天线电压驻波比监测电路，用于监测发射机天馈系统的匹配情况，在天馈系统阻抗不匹配导致发生驻波故障时输出故障信号并对发射机进行保护。

天线电压驻波比监测电路由驻波故障检测电路和驻波故障保护电路2部分组成。

1.驻波故障检测电路

驻波故障检测电路如图6-15所示。

来自输出取样板A14X1-1、2的天线电压取样信号从本板X2-1、2输入，本板上电容C2和C1-1～C1-8与输出取样板A14上的天线电压取样电容C2是并联的，通过拨码开关S1可以选择接入C1-1～C1-8中的部分或全部电容。并联的电容容量不同，天线电压取样信号的幅度也随之改变。

来自输出取样板A14X1-3、4的天线电流取样信号从本板X2-3、4输入，本板上的可调电感L2和电容C5-1～C5-7与输出取样板A14上的天线电流取样电阻R11～R15并联，正常情况下，通过拨码开关S3选择接入电容C5-1～C5-7，调整可调电感L2使得L2、C5并联谐振于发射机的载波频率。

变压器T1的初级线圈与电感L1和电容C3-1～C3-7并联，通过拨码开关S2可选择接入，使得回路并联谐振于发射机的载波频率，从而在天线电压取样信号和电流取样信号之间呈现一个高阻抗，以减少2个取样信号之间的相互影响。调整时先将短路插JP1置于2、3位置，断开天线电流取样输入，只保留天线电压取样信号的输入，用示波器观察测试点TP2的信号，当信号幅度最小时回路就调整好了。

在天线和天调网络匹配良好的情况下，发射机的负载阻抗是一个电阻值为50Ω、电抗为0的纯电阻，输出取样板A14从输出网络取样点获得的天线电压取样信号和电流取样信号相位应是相同的。通过适当选择拨码开关S1接入的电容C1-1～C1-8，可以使得天线电压取样信号和电流取样信号的幅度也相等，此时将没有电流流过变压器T1的初级线圈，因而在T1的次级线圈中没有感应电流。当因各种原因使得天线或天调网络参数变化导致天线和天调网络失配时，发射机的负载阻抗发生变化，天线电压取样信号和电流取样信号的相位、幅度也随之变化，此时加在变压器T1的初级线圈两端的取样信号不平衡，因而将有电流流过变压器T1的初级线圈。失配程度越大，流过变压器T1的初级线圈的电流越大，感应到T1次级线圈的电流也越大。

二极管VD1、VD2及电阻R1、R2组成全波整流电路，电容C4用于滤波，感应到T1次级线圈的电流经整流、滤波后获得一个直流输出信号，二极管VD3和稳压管VD4用于限制输出直流信号的幅度。经整流、滤波获得的直流信号又分为2路：一路经电阻R70送到运算放大器N19的5脚，经同相放大、检波、滤波后从本板X3-11输出，经转接板A5X1-35送到微机控制板A6X1-35供天线零位指示用；另一路送到超高速差分比较器N1的同相端N1-2。反相端N1-3的基准电平由+5V电源经电阻R4和电位器R3分压后获得，当N1-2端的直流电平高于N1-3端的基准电平时，比较器N1将输出一个天线驻波故障高电平信号。

2.驻波故障保护电路

驻波故障保护电路如图6-16所示。

驻波故障检测电路输出的天线驻波故障高电平信号又分为2路。

一路经限流电阻R7送到晶体三极管V1的基极。三极管V1工作于开关状态，在这个高电平作用下，V1饱和导通，V1的集电极输出一个低电平信号。这个低电平信号经反相器N10E、N10F的2次反相后仍为低电平信号，送到三极管V3的基极，使得V3截止，V3的集电极输出一个驻波保护高电平信号。这个驻波保护高电平信号从本板X3-1送到脉宽调制器A11X2-1，封锁调宽脉冲信号的输出。+5V电源和二极管VD22构成限幅电路。

图6-16　驻波故障保护电路

另一路送到双可再触发单稳态多谐振荡器N9A的2脚，当有驻波故障发生，驻波故障检测电路输出的信号由低电平变为高电平时，其上升沿触发N9A，N9A-13输出一个正脉冲。脉冲信号的宽度由电阻R33、电容C31确定的时间常数决定，这个正脉冲经反相器N11反相后变为负脉冲，从本板X3-3输出，经转接板A5X1-31送到微机控制板A6X1-31用于驻波故障保护。同时在N9A被触发时，N9A-4输出一个负脉冲，这个负脉冲经反相器N10A反相后变为正脉冲，使天线驻波故障指示灯DS5点亮，R34是指示灯的限流电阻。

由于每次驻波故障发生时，驻波故障保护电路都要送出一个封锁调制信号到脉宽调制器封锁调宽脉冲信号的输出，此时功率放大器也没有输出。如果是偶然出现的单个驻波比故障，故障消失后封锁调制信号也随之消失，发射机的微机控制电路试探性放开调制封锁。当故障持续时间不超过1s时，发射机继续正常工作；如果驻波比故障不是单个偶然出现的，而是发射机的负载处于一种持续的失配状态，由于这时发射机将处于一个驻波比故障→封锁调制→射频输出及驻波比故障信号消失→解除封锁→功放重新开启→驻波比故障的循环过程中，这时N11-10输出的将是一系列负脉冲串。当故障持续时间超过1s时，发射机将禁止调制，发射机高压正常但没有功率输出，面板故障指示灯常亮，同时发出声音报警。

由于每当电压驻波比故障出现，就会封锁调制，发射机射频功率输出随之中断，所以驻波故障检测电路输出的高电平信号持续时间非常短，从X3-1输出的封锁调制信号持续时间也非常短。为此，在驻波故障检测电路中，在N1的同相输入端接入了一个由电阻R2、电容C4组成的放电延迟电路，当发生电压驻波比故障时，经检波输出的直流信号通过小电阻R1快速给C4充电，而当电压驻波比故障消失时，C4通过大电阻R2放电则比较缓慢，从而使驻波故障检测电路输出的高电平信号及X3-1输出的封锁调制信号持续时间延长。

天线电压驻波比监测电路设计优化

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