大功率短波通信发射机技术 - EDA365电子论坛网

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。

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。. h( `% l% x1 W* R* L

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9 ^- S) |# N& P ] ?9 t