原创《仿真软件在中波八塔天线阻抗调试中的辅助应用》：这篇阻抗论文范文为免费优秀学术论文范文,可用于相关写作参考。
摘 要：使用射频仿真软件Multisim和Smith圆图对中波八塔天线调试中Γ网络匹配、双T移相网络调试、行波指示器设计的改进进行了仿真,直觀地表现了电路的技术特性,提升了调试工作的效率.
关键词：中波八塔天线；Γ网络；双T移相网络；行波指示器；Multisim仿真
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）07-0195-03
1 引言
中波八塔天线是中波多塔天线中的一种,主要应用于对播出覆盖方向有特定需求的中波广播,具有相对于接地短天线增益高,半功率角小的特点,可实现将播出功率集中于某一个方向进行大功率远距离播出.八塔天线由四个发射塔和四个无源反射塔组成,其发射塔之间、反射塔之间的距离等于或略大于二分之一波长,发射塔与反射塔之间的距离等于或略大于四分之一波长.如果改变送到每个发射塔上电流的相位,八塔天线还可以实现偏向发射,其馈电连接见图1所示.
图中下部为主调室,主馈线为37.5Ω与发射机房相连,75Ω分馈线从主调室分别连接至分调一二和分调三四之间,通过斜连接后分为两段,与150Ω支馈线和四个调配室连接.每个调配室内都安装有用于匹配的调配网络,使用多方向播出时,还需要在必要的链路中安装移相网络.中波八塔天线的阻抗匹配调整、移相网络调整是调试环节当中的重要工作,也是调试工程量最大的部分,本文通过在实践工作中使用计算机仿真软件协助调试人员更准确快速的完成调试工作取得了较好的效果.
2 Smith圆图在八塔天线阻抗匹配中的应用
Smith圆图软件是用于射频仿真中最常用的工具软件,史密斯圆图本身是用于求解均匀传输线有关阻抗计算和阻抗匹配问题的一类曲线坐标图,使用归一化阻抗或导纳的实部和虚部的等值线簇与反射系数的模和辐角的等值线簇来构成两组坐标线,所有这些等值线都是圆或圆孤,故称其为阻抗圆图或导纳圆图,将它们重叠在一起构成了史密斯圆图.为了更好地发挥史密斯圆图在RF领域的作用,瑞士的F.Dellsperger教授把它制作成了史密斯圆图软件.该软件省略了复杂的人工计算,通过人机交互式界面对原理图进行编辑与设计,实现参数计算、电路模拟仿真与分析,另外软件还将各种匹配电路、衰减器、滤波器等RF常用的电路模块嵌入到该软件中,通过计算机的键盘或鼠标输入设计参数,该软件即可进行模拟仿真分析[5].
中波八塔天线发射塔由于设计功率很大,常使用低特性阻抗天线,通过查找波长与阻抗值得图形可以得知其特性阻抗在45到100Ω之间,由图一可知,连接到分调室的馈线其特性阻抗为150Ω,根据Γ网络使用的特点可知,可以选用正Γ网络,以实际工程中使用运行阻抗电桥在1.2MHz时的测试值65-j35为例,打开Smith圆图软件点击Extras进入下拉菜单点击settings,在Default Z0框内填入150,单位选Ω,在Default frequency内填入1.2,单位为MHz,此时阻抗变换的起始点在Smith圆图内标记为DP1点,在正Γ网络串臂选择电感,从DP1点产生一个深蓝色的曲线连接至与大圆中心相切的蓝色圆相交到达DP2点,此时选择并臂电容,从DP2点产生一个深蓝色的曲线连接至大圆中心到达150Ω完成匹配,此时电感值为14.5μH,电容值为1nF,阻抗变换后得阻抗值为149.2-j0.4,基本达到了变换的目的,其变换过程见图2所示.
我们可以使用常用的计算方法来验证电感与电容的值是否正确,
由计算结果可以看出,仿真结果与计算结果一致,说明仿真结果正确.
在实际调整过程中,Smith圆图不仅仅用来计算这个元件值,其图形的变化过程对于工程技术人员的调整有着重要的指导价值,通过调整元器件的大小使用测试仪器可以测试得到结果,其结果与150Ω的理想结果相比往往存在四种情况,我们习惯上称为四象限法,以150Ω为坐标中心,测试结果位于第一象限时,实部虚部均大于理想值,测试结果呈现感性,测试结果位于第二象限时,实部小于理想值,虚部大于理想值呈现感性,测试结果位于第三象限时,实部虚部均小于理想值,测试结果呈现容性,测试结果位于第四象限时,实部大于理想值,虚部小于理想值呈现容性,对待这四种测试结果,其对应的调整方法为：测试结果位于第一象限时,减小电感增加电容；测试结果位于第二象限时,增加电感增加电容；测试结果位于第三象限时,增加电感减小电容；测试结果位于第四象限时,减小电感减小电容；通过这四种调整方法测试结果会逐步趋近于理想结果,在测试结果距离坐标原点越来越近时,往往微调一个元器件即可达到理想值.使用软件仿真结果的帮助可大大提高调整的效率,减少不必要的时间浪费.
3 Multisim对双T移相网络的仿真
3.1双T移相网络
为了实现八塔的偏向发射,在主调室和分调室内都安装有移相网络,其设计思路就是每个发射塔之间的电流相位均相差一个固定的值,这样可以实现将功率集中在某个偏向角度发射,达到特殊的覆盖要求,每个移相网络的移相角度根据需要偏移的角度和发射塔之间的间距以及发射塔与反射塔之间的间距计算得来,以1.2MHz为例,发射塔间距132米,偏向发射20度时,可计算出移相网络需要移的相位是65.0111888433431度,也可以计算出双T网络元件值,其主调室两个移相网络,每个移相网络使用双T网络实现,每个电感是2.89986661085187uH,电容容量为950.29993928799F,分调室有一个双T移相网络,每个电感是5.79973322170375uH,电容容量为475.149969643996pF,计算出元件值后我们可以通过Multisim软件进行仿真以验证计算结果是否正确.
3.2Multisim仿真双T网络结果
使用Multisim软件仿真电路如图3所示.
阻抗论文参考资料：
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