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大功率发射情况下天线匹配调谐问题? [复制链接]

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离线wanglei72
 
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368
只看楼主 倒序阅读 0楼 发表于: 2009-03-24
很多朋友都计划开足马力使用几百上千瓦的射频发射机,但需要面临的一个实际的问题就是如何天线匹配调谐?

大功率发射时,天线失谐是很严重的问题,不仅仅是发射功率损失,会有严重的安全隐患。

极端情况下,如天线开路或短路,馈线会烧毁,发射机会对周边辐射大功率能量,干扰周边设备,烧毁电台,家电,手指碰触金属接地物体会烫伤。

有的朋友错误的把大功率天调放在室内,也有朋友把调谐回路放在发射机内的,认为这样驻波下来了,应该没问题了,但室内天调到天线这段馈线的驻波是不能下来的,这种情况发射也会存在同样的安全隐患。

室外天调是一个方法,但手动室外天调麻烦,自动室外天调昂贵。

各位朋友讨论一下,这种安全问题是否在你们的使用中存在,操作中都是如何解决的?
离线BA7EI
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7096
只看该作者 1楼 发表于: 2009-03-24
极端情况下,如天线在发射期间突然开路或短路,馈线是不会烧毁的,电子管pa如果保护措施到位根本就不会有事;晶体管pa要看管子的设计余量、保护措施的到位情况等等。

大功率发射机正常工作时就会对周边辐射大功率能量,干扰周边设备,这没太多解决办法。
离线TNA
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2699
只看该作者 2楼 发表于: 2009-03-24
四轮定位没做好,就敢跑高速?用秤砣压一边防止跑偏总不是个事!还是老老实实调天线吧!如果客观因素占了主观上风,那就没招了。
离线RAIN BD1ND
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416
只看该作者 3楼 发表于: 2009-03-24
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四轮定位没做好,就敢跑高速?用秤砣压一边防止跑偏总不是个事!还是老老实实调天线吧!如果客观因素占了主观上风,那就没招了。
'没错 正解
离线wanglei72
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368
只看该作者 4楼 发表于: 2009-03-24
BA7EI你的博客中的图片,什么东西? 天调?
'
极端情况下,如天线在发射期间突然开路或短路,馈线是不会烧毁的,电子管pa如果保护措施到位根本就不会有事;晶体管pa要看管子的设计余量、保护措施的到位情况等等。
大功率发射机正常工作时就会对周边辐射大功率能量,干扰周边设备,这没太多解决办法。
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ba7ei你的博客中的图片,什么东西? 天调?
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离线BG5JU
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3226
只看该作者 5楼 发表于: 2009-03-24
谁做的,看可变电容是业余级别,看工艺够专业
离线BA7EI
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7096
只看该作者 6楼 发表于: 2009-03-24
那个可变电容是给天线接收的弱信号选频用的,用不着搞大极距陶瓷的
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ba7ei你的博客中的图片,什么东西? 天调?
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这是北京某垃圾佬在2001年标价三千多的英国某收信机的内部图片之一,当时没舍得买,追悔末及.
离线wanglei72
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368
只看该作者 7楼 发表于: 2009-03-24
宽带天线是理想目标,实现起来困难。天线在单一频点调试还可以实现。
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四轮定位没做好,就敢跑高速?用秤砣压一边防止跑偏总不是个事!还是老老实实调天线吧!如果客观因素占了主观上风,那就没招了。
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宽带天线是理想目标,实现起来困难。天线在单一频点调试匹配还可以实现。那么这样不同的频点就要不同的天线,这也是麻烦事。

用同一幅天线实现多个频点收发,或者应付不同的天气环境,而且大功率发射有什么好办法?
离线BA7EI
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7096
只看该作者 8楼 发表于: 2009-03-24
肯定可以实现,建议到广播发射机研究所、生产厂家、干扰台、广播电台取经
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宽带天线是理想目标,实现起来困难。天线在单一频点调试还可以实现。
宽带天线是理想目标,实现起来困难。天线在单一频点调试匹配还可以实现。那么这样不同的频点就要不同的天线,这也是麻烦事。
用同一幅天线实现多个频点收发,或者应付不同的天气环境,而且大功率发射有什么好办法?
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既要超低成本,又要用同一幅天线实现多个频点收发(高辐射效率),这可能需要一个高技术团队才能解决啊。帮忙顶!
离线bd1es
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2096
只看该作者 9楼 发表于: 2009-03-24
极赞同tna的观点,先调好车子再跑路。但本人经常在家高驻波发射,幸好还没有烧过机器。我的体会是高驻波比发射不一定有事,在如下前提下:
  o 天线要长,比如长过1/2波长,最好超过1个波长;
  o 馈线够粗,不会打火或者烧熔了,比如-7的或者-9的;
  o 馈线够好,不会因为高驻波比而产生过大的损耗,那种网子太稀的别用;
  o 功放(或天调)要能在这个频率上与馈线末端匹配,就是说管子仍然是匹配工作的;

再有就是多数情况下非谐振天线的效率不会比谐振的高,要忍受这种“低效”,特别是不要尝试短于1/8波长的天线长度,这时天调的热效率可能比天线...,除非给天线加载。

说说馈线的开销,我的结论是它比功放便宜。馈线上损失10db就相当于要买一个乌龟,实际上前者便宜,即便用馈管。

还有就是电子管功放,在160米或者80米之外的波段,它通常有很宽的匹配范围,这时天线的swr高些无妨,特别是使用八木、dp等正规天线时。还是那句话,功放调谐了,整个系统不打火就能用。

以上在玩dx时不大适用,因为严重失陪的天线会对接收不利。在家偶然抓台,或者出外郊游时还是挺实用的。以上观点是有些谬论的,至少跟大多数人的理解不太一样,:)。
离线bg6art
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23433
只看该作者 10楼 发表于: 2009-03-24
100w对我来说就是大功率了
离线一异
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868
只看该作者 11楼 发表于: 2009-03-25
1.天调位置与电缆损耗
首先,天调尽量靠近天线肯定无论如何肯定是最佳的方案,但并不一定是必须的。
如果采用室内天调,馈送电缆内会有多大的电流、电压实际上是可以简单的根据电压驻波比计算出来的。(具体计算方法一下子说不出来,如果有朋友感兴趣我可以以后抽空推算)
对于具体的天线,具体的频率,有了具体的电缆电流、电压数值,对于到底是否必须采用室外天调,自然能有一个科学的结论。

2.自动天调
我不知道楼主所说的自动天调到底是什么样的,所谓的自动天调有多种可能的方式。
第一种方式:自动测量电压驻波比,根据测量结果自动调整天调参数,保证反射系数小余某一个规定自数值。当然,这种天调制作的难度是最高的,其复杂程度应当远高于发射设备本身。
第二种方式:和电台联动的天调。这种方式制作起来应当不算太复杂,倒是使用起来比较麻烦。如果采用这种方案,对于一个特定的天线,我们必须在第一次使用天调之前,必须设法预先调整天调,并记录所有可能的频点天调参数,以后当电台调整到相应频点的只需要自动调整到相应位置即可。预先调整可能是人工调整,也可以采用小功率发射,自动扫描方式。
另外,采用半自动遥控调整也是一种可行的方式。

2.无穷大驻波比问题
这实际上是另一个问题,无论采用室内天调还是室外天调。通常一旦出现这种状况,只能采用保护电路关机/降低发射功率的方式来应对,和天调的位置没有多大关系,今天就不深入讨论了。
离线wanglei72
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368
只看该作者 12楼 发表于: 2009-03-25
大家能忍受的最高驻波是多少?
大家能忍受的最高驻波是多少?

天调放在室内或者pa中的调谐振,这种情况时可以保证一定的发射效果的(匹配或共轭匹配),但这时传输馈线是作为天线的一部分参与谐振的,馈线的外皮是对周边辐射能量的,驻波越大馈线辐射越强,馈线辐射的能量和馈线本身发热,还有馈线与周边接触导体之间的放电热损耗会浪费很多发射机的功率,也是烧毁馈线的主要原因。

大功率时,几百瓦,上面的情况会非常危险,馈线辐射的能量就在操作人员的身边,对电器的干扰极强,往往会使开关电源震荡崩溃,计算机死机,人员皮肤烫伤。

天调工作原理不复杂,都是用无源的电感电容去补偿天线,pi型 l型回路,使天线在工作的频点达到与传输线匹配状态。

自动天调就是电容阵电感阵排列组合,用一个单片机控制切换排列组合,然后测量驻波,找到最佳的驻波,然后后停止切换。

如果能对天线进行矢量分析,可以很容易给出需要匹配的电容和电感量,实现在工作的一个频点上完全匹配,驻波为1。

大功率自动天调的难点是耐高压的电容和电感,还有耐高压的切换继电器。其实也完全可以用可调电容或可调电感实现自动天调,用电机去驱动可调电容或可调电感,用单片机测量驻波然后控制电机。这个是可以实现的。

大功率发射时,天调放在室外天线的根部是最佳的方案。
离线BG7YDO
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3654
只看该作者 13楼 发表于: 2009-03-25
坐下来耐心听讲。
离线TNA
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2699
只看该作者 14楼 发表于: 2009-03-25
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极赞同tna的观点,先调好车子再跑路。但本人经常在家高驻波发射,幸好还没有烧过机器。我的体会是高驻波比发射不一定有事,在如下前提下:
  o 天线要长,比如长过1/2波长,最好超过1个波长;
  o 馈线够粗,不会打火或者烧熔了,比如-7的或者-9的;
  o 馈线够好,不会因为高驻波比而产生过大的损耗,那种网子太稀的别用;
  o 功放(或天调)要能在这个频率上与馈线末端匹配,就是说管子仍然是匹配工作的;
再有就是多数情况下非谐振天线的效率不会比谐振的高,要忍受这种“低效”,特别是不要尝试短于1/8波长的天线长度,这时天调的热效率可能比天线...,除非给天线加载。
说说馈线的开销,我的结论是它比功放便宜。馈线上损失10db就相当于要买一个乌龟,实际上前者便宜,即便用馈管。
还有就是电子管功放,在160米或者80米之外的波段,它通常有很宽的匹配范围,这时天线的swr高些无妨,特别是使用八木、dp等正规天线时。还是那句话,功放调谐了,整个系统不打火就能用。
以上在玩dx时不大适用,因为严重失陪的天线会对接收不利。在家偶然抓台,或者出外郊游时还是挺实用的。以上观点是有些谬论的,至少跟大多数人的理解不太一样,:)。
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如果把天调放在下面,而不是天线顶端,那你准备了很多条不同阻抗的传输天线了,75的50的100的25的........好像还不够
离线BA7EI
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7096
只看该作者 15楼 发表于: 2009-03-25
我买了两个美国的室外天调,但未买一个室内天调
离线bd1es
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2096
只看该作者 16楼 发表于: 2009-03-25
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如果把天调放在下面,而不是天线顶端,那你准备了很多条不同阻抗的传输天线了,75的50的100的25的........好像还不够
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不需要这么多电缆的,就算需要也怕买不到。因为天线失配的时候还有电抗成分, :d 。

知道您老要拍我,因为高swr发射本来就是大逆不道的。但我想说的是,这的确是应该经常尝试并掌握的一种技能。作为火腿,其实什么情况都碰得到,如能灵活运用,那么不能出台的概率就会降低很多。
离线bd1es
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2096
只看该作者 17楼 发表于: 2009-03-25
再来两句吧,田线失配的情况很复杂,几乎不可能用多大的swr以下可以出台来描述。但可以肯定的是swr越接近1越好。是否记得我们的复反射系数?可是swr把它标量化了,这样同一个swr对应复平面上的一大片,各种阻、抗的组合都有。难怪说不清楚。

不过也不要怕。天线较长,特别是接近1/4谐振尺寸时,多数情况下它的辐射电阻是恰当的,只是多了一个电抗成分,相当于在天线上串了电容或电感。这还了得?打算烧鸡?没事,把那个电抗抵消掉就ok了。

抵消它的办法很多,常用的是在天线上加电抗元件、或者是室外天调、当然也可以是室内天调。使用室内天调时,我们匹配的是天线阻抗经馈线变换后的阻抗,这时候馈线也是天调的一部分。如果不幸,这时候天调内部的电抗元件工作在很高的有载q值下,或者馈线也是这个高q值槽路的一部分,那么损耗就会很大,甚至烧掉天馈系统。

但幸运的是这种极端情况不容易出现,经常出现的是天线不严重失谐。这时候学会调谐机器就是有用的。比如你的天线是80米报段,可这时候话段出现了你向往已久的dx信号,而天线在话段的swr高达6:1。你是去还是不去?我的选择就是果断跟过去,剩下的事让天调来解决。

另一情况是长线工作,这是侯最好是使用室外天调。搞得好的话,通遍全球不在话下,还享受了全频段工作的乐趣。

就这些吧,我可不是鼓吹高swr好,只是说它有用。再说馈线,不必太担心:
如果swr不很高,比如小于6,那么使用高质量馈线的损耗并不大,几个db。尤其是低波段。
如果swr很高,比如高于10,甚至达到100,那么使用馈线就是灾难。这是同轴线的特性决定的,我们无法改变它。但是不是可以换平行线再试试?

就这些了。遗憾的是大多数功放在低波段的匹配范围不太宽,所以低波段的调谐问题更大一些。
离线TNA
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2699
只看该作者 18楼 发表于: 2009-03-25
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再来两句吧,田线失配的情况很复杂,几乎不可能用多大的swr以下可以出台来描述。但可以肯定的是swr越接近1越好。是否记得我们的复反射系数?可是swr把它标量化了,这样同一个swr对应复平面上的一大片,各种阻、抗的组合都有。难怪说不清楚。
不过也不要怕。天线较长,特别是接近1/4谐振尺寸时,多数情况下它的辐射电阻是恰当的,只是多了一个电抗成分,相当于在天线上串了电容或电感。这还了得?打算烧鸡?没事,把那个电抗抵消掉就ok了。
抵消它的办法很多,常用的是在天线上加电抗元件、或者是室外天调、当然也可以是室内天调。使用室内天调时,我们匹配的是天线阻抗经馈线变换后的阻抗,这时候馈线也是天调的一部分。如果不幸,这时候天调内部的电抗元件工作在很高的有载q值下,或者馈线也是这个高q值槽路的一部分,那么损耗就会很大,甚至烧掉天馈系统。
但幸运的是这种极端情况不容易出现,经常出现的是天线不严重失谐。这时候学会调谐机器就是有用的。比如你的天线是80米报段,可这时候话段出现了你向往已久的dx信号,而天线在话段的swr高达6:1。你是去还是不去?我的选择就是果断跟过去,剩下的事让天调来解决。
另一情况是长线工作,这是侯最好是使用室外天调。搞得好的话,通遍全球不在话下,还享受了全频段工作的乐趣。
就这些吧,我可不是鼓吹高swr好,只是说它有用。再说馈线,不必太担心:
如果swr不很高,比如小于6,那么使用高质量馈线的损耗并不大,几个db。尤其是低波段。
如果swr很高,比如高于10,甚至达到100,那么使用馈线就是灾难。这是同轴线的特性决定的,我们无法改变它。但是不是可以换平行线再试试?
就这些了。遗憾的是大多数功放在低波段的匹配范围不太宽,所以低波段的调谐问题更大一些。
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代价太大,“窝里斗”多了,有效辐射少了。用翼虎的吉普,拉着一车秫秸,晃晃悠悠做走在乡间土路上,再看老穆,玩命闷着离合。再看油那叫个费,车速那叫个慢。物未尽其用,不符合创建节约型社会的理念。嘻嘻
离线bd1es
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2096
只看该作者 19楼 发表于: 2009-03-25
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代价太大,“窝里斗”多了,有效辐射少了。用翼虎的吉普,拉着一车秫秸,晃晃悠悠做走在乡间土路上,再看老穆,玩命闷着离合。物未尽其用,不符合创建节约型社会的理念。嘻嘻 [表情] [表情]
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,不许把实话说出来!!!