大功率短波通信发射机技术

duhe3hfu

一、 前言

    短波通信作为远距离和复杂地形进行话音及数据通信的主要手 段，在通信广播领域得到广泛应用。短波通信系统中短波信号通过电 离层反射以天波形式来进行通信，虽然存在因电离层不稳定（受天气、 时间等因素影响）而不可避免地导致短波信号质量不稳定的弱点，但 短波通信因传播媒介（电离层）不易被摧毁或占用而拥有较强的系统抗 毁性，并具有造价低廉、建设快捷、组网灵活之优点。大功率短波通信 发射机通常是指输出功率为5-20kW的短波通信发射机，采用此类发 射机进行超远距离话音通信时，可提高接收机输入端信号的信噪比， 保证通话质可提高信道的可通率及数据传输速率，确保数据传输 任务的完成；另外，在恶劣电磁环境下或信道受到电子干扰时，发射大 功率信号能有效提髙通信质量。

二、大功率短波通信发射机发展概况

•     大功率短波通信发射机的发展和中小功率短波通信发射机一样， 经历了电子管晶体管、窄带一宽带、人工调谐―自动调谐、模拟-数 字化、手动控制T自动控制的变化，每一次新技术的应用，都带来性能 和功能上的提高。目前，在国内使用较多的是10kW以上功率的短波 发射机，均采用电子管窄带放大器，由人工进行调谐匹配；激励器和电 源都是模拟式的，整机由手动来控制。这一代机器的优点是:线路比较 简单，所使用的元器件全部由国内自行研制生产；缺点是：因为是通过 手动调谐匹配，所以更换频率费时长，而旦容易产生人为的操作失误 导致机器损坏。
•     进入八十年代后，国内大功率短波通信发射机的研制和生产处于 一种停顿状态，一些用户只好从国外引进大功率短波通信发射机，国 内使用较多的有:HARRIS公司的RF—755A （10kW）和RF—765A （5kW）短波发射机、MACONI公司的H1141（10kW）发射机‘COLLINS公 司的 HF—8022（10kW）发射机和 ELMER 公司的 ST—10085（10kW）发 射机等。这些第二代大功率发射机较第一代的进步之处是：釆用了性 能优良的金属陶瓷电子管，来代替玻璃外壳的电子管作为功放管；果 用r自动调谐技术，避免了人为操作的失误。其缺点是：由于是窄带放 大,在激励输人与输出之间的后2、3级的耦合、匹配电路，需分级独立 调谐匹配（通常由伺服电机完成），导致换频时间长，模块化结构实现困 难;组成电子管发射机电路所需的高频高压电容、高频高压继电器等 元器件工艺要求很高,价格昂贵；各级电子管的工作寿命短；在每次更 换电子管之后，整机需作相应的调整；另外，因为没有采用冗余设计， 其某…部件的失效，会导致整机的失效，整机可靠性较低。
•     进入九十年代中期，随着半导体射频功率器件技术的迅徒发展， 使射频功率管由传统的双极型三极管向VDMOS、LDMOS、对管、功率 模块方向发展，单管输出功率提高;机谐波滤波器所必需的高压、高Q、 高精度的电容，国内厂家已能生产；另外，发射机的功率分路（合并）、 传输线变压器和阻抗变换器都须由磁芯材料来实现，磁芯材料所能承 受的功率与其材料配方、烧结工艺、外形尺寸、形状有密切关系，国内 磁芯材料的研制成功，为研制第三代大功率全固态短波发射机扫清了 最后的、重要的技术障碍。
•     第三代大功率短波通信发射机的功放及电源均实现了模块化,并 采用了冗余设计的方案，再加晶体管的工作寿命远远髙于电子管，同 时取消了各级放大器之间的调谐匹配机械结构，因此工作可靠性返高 于电子管大功率发射机。第二代大功率短波通信发射机采用了宽带不 调谐（将工作频带从几kHz展宽到几百kHz）的级间耦合及输出方式， 因此换频时间短，可以采用频率白适应和跳频技术。
  

9 h$ b2 Q+ J( f5 ]- p3 G

三、大功率短波通信发射机的关键技术

•     功放模块技术C功放模块是大功率短波全固态通信发射机的核 心部件，发射机性能指标的高低决定于功放模块，该模块是否拥有提 较宽工作带宽、低失真和高效率，将关系到大功率短波通信发射机设 计的成败。
•     开关电源模块技术。发射机的工作环境比较恶劣，特别是工作 在驻波比较大的频率点上的时候，可能会引起电源过荷，此时开关电 源应能自动保护模块不受损坏。开美电源模块还应釆用冗余设计，即 在1个主电源模块岀现故障的情况下，仍能保证发射机正常工作。此 外，开关电源是否拥有高效率、低噪声等指标，还将影响到大功率短波 通信发射机的整体性能。
•     大功率合并技术。大功率短波通信发射机的功率合并器的主要 指标，一是功率合成效率，二是能承受的最大功率。这两个指标关系到 功率合并器在插入损耗的大小，如果插入损耗过大会影响功率合成的 效率,而且损耗产生的热量也可能损坏合并器。
•     多信道自动均衡控制技术。大功率短波发射机的输出功率是由 多个功放模块，经多级功率合成而得到的。在功率合成的过程中，如果 各个支路的功率不平衡，不但会使得功率合成效率降低，输出信号性 能指标变差，更重要的是会使各个功放模块承担不均匀的负载,从而 造成负载重的模块损坏，大大降低发射机工作的可靠性。
•     大功率低通滤波技术。大功率低通滤波器既要满足滤波的要求， 还要能够承受额定的功率。因此，在设计滤波器时，必须选择高Q质、 低损耗的高频大功率电容器和电感线圈，并且精A设计问路及结构， 才能保证大功率低通滤波器能够同时满足以上两个要求
  % U- b% s) x- Q% [4 z

R_myself

在受到恶劣电磁环境下或信道受到电子干扰时，大功率短波通信发射技术能有效提髙通信质量。

nocturne

大功率短波通信发射机关键技术有开关电源模块技术和大功率合并技术

I_believe

大功率低通滤波器技术不仅要满足滤波的要求， 还要能够承受额定的功率。