2018年10月25日第35卷第10期Telecom Power TechnologyＯｃｔ． ２５，２０１８，Ｖｏｌ． ３５ Ｎｏ． １０ ｄｏｉ：１０．１９３９９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｔｐｔ．２０１８．１０．００５研制开发微波电阻对射频系统的稳定性分析张 诚1，孙列鹏2，杨化路1，程宇峰1，肖 薇1（1.北广科技股份有限公司，北京101312；2北京航空航天大学，北京100082）摘要：对于射频系统来说，性能指标是需要重点关注的部分，且系统的可靠性和稳定性也至关重要。因此，在保证射频性能不变的条件下，通过系统模块输出匹配状态和开路状态改变模拟射频系统的传输状态，讨论实验数据分析，运用相关理论推导得出结论——在射频电路中，射频模块输出匹配电阻耐功率值需是正常工作功率的2倍。关键词：微波电阻；失配；稳定性Stability Analysis of Microwave Resistance to RF SystemZHANG Cheng1，SUN Lie-peng2，YANG Hua-lu1，CHENG Yu-feng1，XIAO Wei1（1.North Canton Polytron Technologies Inc，Beijing 101312，China；2.Beihang University，Beijing 100082，China）Abstract：For radio frequency system，perfomance is to pay close attention，in addition， stability and reliability of RF system is very important.In this paper，uder the conditions of no change for frequency system perfomance，The transmission state of radio frequency system is simulated by system output part matching state and open circuit state. The test data analysis is discussed and the relevant theory is used to derive.It can be concluded that in the RF circuit，the matching resistance value of the RF system output should be 2 times the normal working power.Key words：microwave resistance；mismatch；stability0 引 言微波电阻在射频系统中起着十分重要的角色，可充当分配器、合成器的匹配电阻和射频放大器链路中环行器的吸收负载角色，还可以用于开关的负载。随着系统功率等级的加大，微波电阻是保证射频系统正常运行的第一保障。当系统反射功率超出正常值时，微波电阻会吸收反射功率，以损坏的形式换取系统调整功率时间。换句话说，微波电阻良劣直接决定着射频系统的稳定性。在实际使用过程中，微波电阻功率一般按极端情况——高频电路进行全反射情况进行计算与实验。对Z轴任意位置的行进电流与电压波用公式表示为[1]：V(z)=V+(e-kz+Γ0e+kz) （1） （2）1 原理介绍在射频系统中，射频功率放大器是射频系统最重要的组成部分，组成电路如图1所示。行进波在工作过程中会通过环行器。当环行器输出端处于短路或者开路时，反射系数会变为1，放大器的输出功率全反射给微波电阻。短路时，电压、电流为：++jβd-jβd+V(d)=V(e-Γ0e)=2jVsin(βd) （3） V++jβd2V+−jβdI(d=)(e+e=)Zcos(βd) Z00（4）1.2 开路时电压电流当开路时，电压、电流为：V(d)=V+(e+jβd-Γ0e-jβd)=2jV+cos(βd) （5）（6） V++jβd2jV+−jβdI(d=)(e+e=)Zsin(βd) Z00 当开路与短路时，传输线路的功率为：P(d)=V(d)XI(d) 2jV+ =sin(βd)X2V+cos(βd)Z0 =4jV2+sin(βd)cos(βd)Z0（7）图1 组成电路1.1 环行器工作原理环行器输入端连接功率放大器，输出端连接承受负载，隔离端连接吸收负载。环行器能够在负载阻抗变化甚至开路或短路的情况下，不影响功率放大器的工作状态。电流无变化，保证了整机产品安全。 求式（7）的最大值为：2jV2+P(d)=sin(2βd) Z02jV2+P(d)max≤=Z02jV2+=2P Z0（8）（9）收稿日期：2018-07-18作者简介：张 诚（1980-），男，汉族，内蒙古赤峰人，硕士，高级工程师，主要研究方向为射频微波系统设计、电子技术。其中d=+(2m1)10,1,。λ,m=由式（8）、式（9）16· １２ ·Copyright©博看网 www.bookan.com.cn. All Rights Reserved. 2018年10月25日第35卷第10期张 诚，等：微波电阻对射频系统的 稳定性分析Telecom Power TechnologyＯｃｔ． ２５，２０１８，Ｖｏｌ． ３５ Ｎｏ． １０可以得出，当开路或短路时，某点的最大功率值是平均功率的2倍。所以，图1中，对于环行器的吸收负载，考虑功率容限的情况，一般微波电阻厂家功率参数为平均值或者有效值。因此，选择微波电阻时，需考虑峰值功率，而恰恰就是峰值功率出现的瞬间将损坏微波电阻，致使射频系统瘫痪。2 实 验2.1 测试相关设备2.1.1 微波电阻微波电阻是电阻的一种，能够在微波频率下保持固定阻值。在射频电路中，一般是吸收负载，有时为电路匹配，可充当分配器、合成器的匹配电阻。2.1.2 散热设备为保证微波电阻的工作温度，将微波电阻固定在铝制散热架上，用水冷散热方式对散热架进行散热。水冷机利用循环水，将散热架的热量带走。2.1.3 功率源可输出连续单频信号的设备称为功率源，一般等级都在千瓦以上。可调功率等级为测试微波电阻的可靠性，选用40 kW的162.5 MHz功率源。2.2 测试平台162.5MHz功率源输出信号经过环行器，在环行器匹配端连接微波电阻，水冷机利用循环水将微波电阻热量散去，如图2所示。图3 史密斯图测试图4 回波损耗图2 测试平台2.3 测试微波电阻的匹配性能用网络分析仪测试微波电阻的性能，选取一款微波电阻，在工作范围内测试微波电阻的射频性能，测试数据如图3、图4所示。从图3、图4测试数据分析，在30 kHz～300 MHz 内，微波电阻匹配性能良好。因为选用162.5 MHz功率源作为激励源[2]。所以，选择162.5 MHz为重点测试频率。2.4 匹配状态测试分别用不同等级功率进行测试。将功率源功率步进增长，分别计录相关参数。同时，观察微波电阻的外观情况，以微波电阻壳体实际温度与电阻规格书推荐温度进行比较。当超过厂家推荐温度240°时，认为微波电阻损坏。微波电阻测量温度与功率变化关系，如图5所示。图5 微波电阻温度变化关系· １３ ·Copyright©博看网 www.bookan.com.cn. All Rights Reserved. 2018年10月25日第35卷第10期Telecom Power TechnologyＯｃｔ． ２５，２０１８，Ｖｏｌ． ３５ Ｎｏ． １０ 2.5 开路状态测试将可调功率等级的功率源作为射频源，信号通过环行器进行开路状态，微波电阻连接环行器的匹配端。为保证微波电阻工作温度，将微波电阻固定在铝制散热架上，水冷散热方式对散热架进行散热。调整功率源与微波电阻间长度为0.23 m（2倍1/16的波长）)，进行上述测试。开路状态微波电阻测量温度与功率变化关系，如图6所示。图6 开路状态时壳体温度变化关系3 结 论从数据来分析，可以得出以下结论：（1）开路状态时，信号线连接长度的变化会影响输出功率变化，当距离开路为1/16波长时，信号功率会产生叠加作用，叠加功率会损坏微波电阻；（2）功率没有2倍关系，主要原因是环行器会有隔离度，反射功率会泄露；（3）工程设计中，因为存在环行器开路与短路的风险因素，为了保证射频系统与人身安全，需要将相关微波电阻耐功率值提高到工作功率的2倍以上。参考文献：[1] LudwigR，Bretchko P.射频电路设计：理论与应用[M].北京：电子工业出版社，2002.[2] 孙景琪.通信、广播电路与系统[M].北京：北京工业大学出版社，1994：61-71.（上接第11页）电源技术，2016，33，（6）：185-186.[3] 隋健文.变电站无功补偿的作用及无功优化初探[J].中国新技术新产品，2016，（19）：39-40.[4] 陈艳玲.磁控动态无功补偿技术在煤矿35kV变电站的应用[J].能源与节能，2016，（9）：171-176.[5] 于 娜，孙晓光，赵春山.试论变电站无功补偿技术研究与应用[J].信息化建设，2016，（7）：311.[6] 田爱兰.SVG动态无功补偿技术在油田变电站的应用与推广[J].石油石化节能，2016，6（5）：21-24，9.[7] 戚庆茹，张春朋，于弘洋.对智能电网无功补偿配置优化的思考[J].智能电网，2014，2（1）：1-6.[8] 李 勇.浅谈当前我国电网变电站中的无功补偿技术改进[J].电子技术与软件工程，2013，（20）：155.6 结 论电网变电站中的无功补偿技术，能够从整体提高变电站系统的运行效率。现在的无功补偿技术存在许多缺陷，需要不断改进与完善该技术，以更好地提高电网用电站运行效率。无功补偿技术的改进与更新，不仅可以更好地满足人们的用电需求，还能够为人们的用电安全提供保障，促进电力企业的可持续发展。参考文献：[1] 杨 昊.变电站无功补偿设备运行维护策略研讨[J].科技创新与应用，2017，（32）：137-139.[2] 李一鸣.变电站无功补偿设备运行措施的探究[J].通信· １４ ·Copyright©博看网 www.bookan.com.cn. All Rights Reserved.
