测量未知天线阻抗的电桥电路 [复制链接]

傍晚下班，一位朋友打电话给我，希望我能就测定一副他正在使用的长线天线的阻抗给予帮助。本打算推荐ba5rw的天线分析仪，但是想到ba5rw分析仪的阻抗测定最大只能到255欧姆，而长线天线的阻抗的变化范围可能要远超过其测试范围，的确有点麻烦。我答应他晚上找时间给他想想办法，没想到晚上忙于装功放，一直到刚才结束工作才想起这档子事情，实在抱歉。

测定一个未知天线阻抗，简单而有效的方法我想应该是电桥，于是画了一个电桥的电路供这位朋友做参考。

把天线接入电路中未知阻抗端口，然后输入一个工作频率的高频信号，这个信号可能需要一定的强度。在电桥未平衡的时候，电压表将出现很大的指示。然后调节电桥中1k的可变电阻，当电桥达到平衡的时候，电压表的指示将出现最小值。而1k的可变电阻的当前阻值就是天线在该频率所呈现出的阻抗。

原则上如果可变电阻取更高的阻值就可以测量更大的阻抗范围，但是阻值过高的话，电桥平衡点可能会变的更加敏感，操作难度可能会更大些。

元件的说明：

电桥中2只50欧姆不一定要准确的50欧姆，甚至100欧姆也可以。但是如果需要比较准确的测量结果，那么这两只电阻的阻值应该尽可能的一致。我的意思是说，这两只电阻的阻值一致性将对测量的准确度产生影响。

所有电阻及可变电阻可能需要一定的功率余量，而这个功率余量则和电压表的灵敏度相关。换句话说，如果电压表可能准确的检测出尽可能小的电压，那么输入功率就可以尽可能的小点。

整流二极管，尽量选用导通电压小的锗二极管或1ss86之类的二极管，这样做的目的也是尽可能降低输入功率的要求。

平衡/不平衡变压器的制作没什么经验可谈，从要求上说，这个变压器要适应所测量的频率范围，阻抗变换比没经过实验没有数据可以提供。按照我的感觉，4：1的阻抗比也许比较合适，谁知道呢？试试看吧。

楼主是真正的高人，我几十年来认识的身边几百个ham没几个知道阻抗是怎么测出来。也不懂什么电桥，这贴一定要顶，现在是凌晨两点五十分，没睡，是因为我有预感今晚一定会有一个千年难得一遇的高人会发贴解决我多年来的疑惑。好人啊！

记   号

1k欧姆和200欧姆串联，可以解决调节过锐的问题

楼主辛苦了！
谢谢您详细的答复！再次感谢你对普及业余无线电知识所作的付出与贡献！

这个图是没问题，问题是：
1.做一个天线，天线不变，在天线上接一段电缆。当你改变馈线
的长度时，你会发现阻抗在改变。
2.不接电缆，直接 接一天线，高频输入端准的接一个发信机吧？你会发现发信机放的位置都会使你的测量数据为好多个。算那个呢？
3.我可能确实不大会用，时老师能不能抽一个时间把使用说明书写一本出来，介绍它的使用，测量时需要注意的问题。


73！

这个貌似也可以。。。

我也有一个国外的图，觉得不如时老师的图设计的合理（我说了：“是觉得”），不知道有没有人肯教我。希望有喜欢电桥爱好的给指点一下。73！

顶！认真学习 不服高人 有罪呀！

老汉的图是驻波电桥

[quote=老汉]这个图是没问题，问题是：
1.做一个天线，天线不变，在天线上接一段电缆。当你改变馈线
的长度时，你会发现阻抗在改变。
2.不接电缆，直接 接一天线，高频输入端准的接一个发信机吧？你会发现发信机放的位置都会使你的测量数据为好多个。算那个呢？
3.我可能确实不大会用，时老师能不能抽一个时间把使用说明书写一本出来，介绍它的使用，测量时需要注意的问题。


73！[/quote]


我的理论水平不高，粗浅的谈谈吧。

对于您提出的前2点，我想需要澄清一个问题，就是传输线和负载（天线）之间的关系。

当负载阻抗和传输线的特征阻抗相同的时候，传输线将呈现行波状态，即传输线中的电压和电流处处相同，而此时系统的电压驻波比即为1：1。这里说的阻抗是指“特性阻抗”，是指当电缆无限长时该电缆所具有的阻抗，是特定频率下信号电压与信号电流之比，与长度无关。换句话说，如果电缆和天线之间处于行波状态，那么无论电缆有多长，都不会影响系统的阻抗。

问题是如果二者的阻抗不相同的情况下，传输线中将出现反射或驻波。对于实际应用来说，完全消除驻波是不现实的。而只要我们采取措施使得从发射机的角度看出去，天线系统的阻抗和发射机匹配，那么我们的发射机就是安全的。

所以，您提出的第一个问题其实是指天线和电缆的阻抗不同才会出现的情况。而对于模糊的实际应用来说，我们的电缆是长度通常是固定不变的，所以只要在发射机和电缆之间采取补偿措施就可以使发射机安全工作。当然，这仅仅是安全工作，未见得效率是最高的。

说到这里，我想应该很清楚了。我们仅仅是要测量一根固定长度电缆的天线，得到它的阻抗值从而对它进行某种补偿。如果更换了电缆，那么我们要做的通常只是再测量一遍而已。

至于第2个问题，我猜测您是指取消电缆，而把测试设备直接接到天线振子上去吧？对于您提出的这个问题，我想需要分情况来讨论。

一是测试平衡天线并且加装了巴伦，那么对于这种情况就不会出现您说的更换了发射机位置就会改变测量值。当然，这是指理想状态下。

二是平衡天线没加装巴伦，这样就会出现问题。因为此时发射机也将成为天线的一部分，改变了发射机的位置，就相当于改变了天线的位置和角度。

三是不平衡天线（比如长线天线），对于短波发射机来说，尤其是功率较大的发射机，天线端口直接拉长线天线工作的情况是不多见的。一般都需要一端传输线做中间的过度，那么就产生一个问题。除非这根长线正好谐振在当前工作频率，否则总需要在电缆和长线之间做一个匹配网络。如果匹配和接地良好的话，发射机位置的变动就不会对测量值产生影响。

我那位朋友之所以提出需要测量出长线天线的阻抗，其实就是出于我说的第三种情况。他的发射机通过一段50欧姆同轴电缆连至长线天线，在电缆和长线之间他需要做一个匹配网络。以前他总是这么应用，效果还算不错。但是他打算添置一台功率放大器，这样他的发射机输出功率可能会超过500瓦。而他的匹配器的空气可变电容器显然耐压不够高，他担心在超过500瓦输出的时候，匹配器的安全将受到挑战。基于这个原因，他希望可以测量出长线天线在他经常工作的几个频段的阻抗，从而换算出可变电容需要的最低耐压。

对于天线阻抗的测试，我本人也没有什么经验可遵循。发这个帖子及给出电路图都是基于一些粗浅的理论，具体效果如何，还需要进行实际的运用。

我还真没留意我那mfj-259b的阻抗最大值是多少，回家要看看了。

补充一点：
关于“阻抗完全匹配是不现实的”。
完全匹配很难，特意的不匹配是在满载的情况下的做法。而理想的“完全”匹配在射频电路是绝对的必要。你要做的是，提高负载的功率承受系数。
简单地说，能承受100w的天馈系统用在5w的电台上如果不尽量做到匹配那就是相当于扼杀了部分美好的电波。能出去的你偏要它热耗掉。
发贴于午饭两杯二锅头后…。

学习中
多谢lz

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我的理论水平不高，粗浅的谈谈吧。
对于您提出的前2点，我想需要澄清一个问题，就是传输线和负载（天线）之间的关系。
当负载阻抗和传输线的特征阻抗相同的时候，传输线将呈现行波状态，即传输线中的电压和电流处处相同，而此时系统的电压驻波比即为1：1。这里说的阻抗是指“特性阻抗”，是指当电缆无限长时该电缆所具有的阻抗，是特定频率下信号电压与信号电流之比，与长度无关。换句话说，如果电缆和天线之间处于行波状态，那么无论电缆有多长，都不会影响系统的阻抗。
问题是如果二者的阻抗不相同的情况下，传输线中将出现反射或驻波。对于实际应用来说，完全消除驻波是不现实的。而只要我们采取措施使得从发射机的角度看出去，天线系统的阻抗和发射机匹配，那么我们的发射机就是安全的。
所以，您提出的第一个问题其实是指天线和电缆的阻抗不同才会出现的情况。而对于模糊的实际应用来说，我们的电缆是长度通常是固定不变的，所以只要在发射机和电缆之间采取补偿措施就可以使发射机安全工作。当然，这仅仅是安全工作，未见得效率是最高的。
说到这里，我想应该很清楚了。我们仅仅是要测量一根固定长度电缆的天线，得到它的阻抗值从而对它进行某种补偿。如果更换了电缆，那么我们要做的通常只是再测量一遍而已。
至于第2个问题，我猜测您是指取消电缆，而把测试设备直接接到天线振子上去吧？对于您提出的这个问题，我想需要分情况来讨论。
一是测试平衡天线并且加装了巴伦，那么对于这种情况就不会出现您说的更换了发射机位置就会改变测量值。当然，这是指理想状态下。
二是平衡天线没加装巴伦，这样就会出现问题。因为此时发射机也将成为天线的一部分，改变了发射机的位置，就相当于改变了天线的位置和角度。
三是不平衡天线（比如长线天线），对于短波发射机来说，尤其是功率较大的发射机，天线端口直接拉长线天线工作的情况是不多见的。一般都需要一端传输线做中间的过度，那么就产生一个问题。除非这根长线正好谐振在当前工作频率，否则总需要在电缆和长线之间做一个匹配网络。如果匹配和接地良好的话，发射机位置的变动就不会对测量值产生影响。
我那位朋友之所以提出需要测量出长线天线的阻抗，其实就是出于我说的第三种情况。他的发射机通过一段50欧姆同轴电缆连至长线天线，在电缆和长线之间他需要做一个匹配网络。以前他总是这么应用，效果还算不错。但是他打算添置一台功率放大器，这样他的发射机输出功率可能会超过500瓦。而他的匹配器的空气可变电容器显然耐压不够高，他担心在超过500瓦输出的时候，匹配器的安全将受到挑战。基于这个原因，他希望可以测量出长线天线在他经常工作的几个频段的阻抗，从而换算出可变电容需要的最低耐压。
对于天线阻抗的测试，我本人也没有什么经验可遵循。发这个帖子及给出电路图都是基于一些粗浅的理论，具体效果如何，还需要进行实际的运用。

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您说得已经很清楚了，谢谢您在百忙之中打这么多的字。我刚做了一个，和您的图是一样的，不同的是我取值是83欧姆（我使用的是75-7的馈线，实际测试为83欧姆），因为我在测试14.180兆赫兹的一只天线。很有用！也很直观

高频输入端的阻抗变化范围有多大？
1，假设天线50欧。
2，假设天线100欧。
3，假设天线1000欧。
高频输入端口的输入驻波分别是多少？这样会不会影响测量结果？

[quote=老汉]您说得已经很清楚了，谢谢您在百忙之中打这么多的字。我刚做了一个，和您的图是一样的，不同的是我取值是83欧姆（我使用的是75-7的馈线，实际测试为83欧姆），因为我在测试14.180兆赫兹的一只天线。很有用！也很直观[/quote]

很高兴对您能有用处。

这个电桥如果配合vfo使用，其实就是天线分析仪的核心部分，可惜我本人没有足够的时间，否则设计一个简单的天线分析仪也是满好玩的。

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高频输入端的阻抗变化范围有多大？
1，假设天线50欧。
2，假设天线100欧。
3，假设天线1000欧。
高频输入端口的输入驻波分别是多少？这样会不会影响测量结果？

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高频输入端的阻抗无关紧要，只要能够馈送入足够高的高频电平就可以。

由于电桥本身的特性，输入swr对测量结果没有影响。

时老大抽空设计一个天线分析仪吧！

对于馈线问题，可以在天线端先接一个标准负载，把馈线阻抗先测出来，再接天线再测，然后换算出真正的天线阻抗。