高功率微波发射技术在无线电广播中的应用

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摘 要 进入二十一世纪以来，电视与广播在在日常生活中的使用频率越来越高，社会对无线电设备的发射技术和接收技术提出了更高的要求。高功率微波发射技术是近几年兴起的一种全新的无线电发射技术，在无电电广播的发展过程中发挥着重要的作用。本文从高功率微波产生原理与关键技术着手，对高功率微波发射技术在无线电广播中的应用做了简单介绍。

【关键词】高功率微波 发射技术 无线电广播 应用

高功率微波是指峰值功率不低于100MW、工作频率在1GHz到300GHz之间的无线电电磁波。高功率微波技术是近几年为了扩大和应用高功率微波发展起来的一种全新的发射技术，该技术主要包含高功率电磁脉冲产生技术、相对论强流电子束产生与维持技术以及高功率微波元器件技术和高功率微波定向发射和传输技术等。高功率微波技术的兴起为我国无线电广播的发展提供了技术保障，是无线电广播发展的必然选择。

1 高功率微波产生原理与关键技术

高功率微波发射系统十分复杂，下图1是高功率微波发射系统的示意图。该系统的组成元件主要有初级能源、系统控制相关的配套设备、定向发射天线以及脉冲功率系统等。初级能源系统运行需要电源系统及时满足其供电需求；脉冲功率系统是高功率微波发射系统的基础，主要作用是推动高功率微波源的运行。

高功率微波源与常规微波源之间存在较大的差异，一般情况下，普通微波源的电压不能超过100kV，而高功率微波的电压通常在100kV到1MW之间，部分微波源电压甚至能达到4MW。高功率微波源是高功率微波发射技术的关键器件之一，目前，在高功率微波技术中已经得到广泛运用的器件主要有等离子体辅助慢波振荡器、多波切伦科夫振荡器、虚阴极振荡器、回旋管以及强相对论微波器件等。定向辐射天线在高功率微波辐射电磁中的应用能够集中微波能量，并顺利将该能量发射到照射目标上。与常规天线技术相比，高功率微波定向天线具有高功率和短脉冲的特征，对天线具有较高的要求，如高定向性、大功率容量以及快速扫描等。矩形喇叭天线在实际应用中的频率最高，抛物面天线自身集中馈电，具有较高的电场通常很少应用于高功率微波中。

2 高功率微波发射技术在无线电广播中的应用

无线电广播的传输效果受自然天气和现代建筑物的影响比较严重，如果受到以上因素的影响通常会产生较大的传输损耗，导致信息失真等问题。微波发射机和天馈线系统是决定微波发射系统功率的主要影响因素。在实际发展应用过程中，高功率微波一旦通过天馈线传输，所传输的信号将受到较大程度削弱，也就是说，实际接收的信号能量与原本发射的信号能量之间存在较大的差距。因此，无线电广播建设者必须结合实际发展状况从提高功率放大器和饱和输出功率、选用新型的发射天线等方面着手，不断提高无线电传输信号的可靠性。高功率微波发射技术在无线电广播中的应用可以有效解决上述问题，笔者结合多年工作经验，对高功率微波发射技术在无线电广播中功率放大组件和天线两方面的应用成果进行研究和分析。

2.1 功率放大组件

功率放大组件在无线电广播实际发展过程中发挥着重要的作用，该组件是高功率微波发射技术在无线电广播传输中的应用形式之一。伴随着科技的发展，半导体技术去取得了较快的进步，砷化镓晶体管在我国各行各业的功率放大器器件中取得了广泛的应用，并在实际应用过程中获得了良好的效益。与传统半导体电子材料硅相比，砷化镓晶体管可以运用于250GHz频段，并且具有噪音小和信号充足等特点。近几年，砷化镓晶体管已经成为高功率放大器芯片的主要选择。下图2是砷化镓功率放大器芯片示意图。

在实际发展建设过程中，砷化镓电路应用领域十分广泛，例如，移动电话、卫星通讯和无线电广播等领域。砷化镓电路在无线电广播中的应用不仅可以满足无线电广播发射功率以及信号失真的实际需求。目前，我国已经有部分运营商将砷化镓放大器运用到无线电广播运行过程中，该设备的应用通过提高无线电电频段的发射功率，避免了传统硅双极性功率倍增模块的弊端。砷化镓推放大器模块在无线电广播中的应用还能降低系统的直流功耗，在增强信号抗失真能力的同时，还能进一步提高广播效益，为提高无线电广播企业的经济价值和社会价值打下了坚实的基础。

2.2 天线

高功率微波发射技术在无线电广播中的应用还表现在改善天线实际效益上。天线是高功率微波发射的重要组成部分之一，发射天线在实际应用过程中必不可少，一旦缺少天线高功率微波发射操作几乎不能顺利完成。发射天线在实际应用过程中的主要目的是依据功率放大器的微波信号，将需要发射的信号顺利发送出去。发射天线应用过程中通常会存在回波损耗等问题，要想合理控制回波损耗的大小，必须有效降低回波损耗率，也就是说，在实际应用过程中发射功率不会直接受天线端口的影响，从而引发信号回流等问题。另外，降低旁瓣电平可以最大程度地将微波能量集中在需要的频段上，在提高高功率微波发射率的同时，还能进一步降低噪音污染和杂波的影响。最后，高功率微波发射技术在无线电广播中的应用还可以结合功率放大器的作用进一步方法传输的信号，减少传输过程中的损耗问题。

3 结束语

总之，高功率微波发射技术在无线电广播中已经取得了广泛的应用。要想进一步提升高功率微波发射技术的应用效果，工作人员应该在明确高功率发射技术原理的前提下，对高功率微波发射技术在无线电广播中功率放大组件和天线两方面的应用成果进行研究和分析，为提高高功率微波发射技术的应用效果提供动力保障。

参考文献

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作者单位

国家新闻出版广电总局五九四台 陕西省咸阳市 712028