驻波表—功率计
王海峰(bd2ez) 整理
天线系统的驻波比的大小对发射效率有很大影响,驻波比过大就会有很大的功率被反射,在馈线中有往返传输,造成额外损耗,或者异常电压或者异常电流,是发射机不能正常工作甚至损坏。
衡量反射大小的量称为反射系数,常用γ或ρ表示,为了讨论简单,我们假设负载阻抗为纯电阻。反射系数定义为:反射电压波比入射电压波。参考图1,ρ还可定义为下式:
ρ=(rl-ro)/(rl+ro)
其中,ro为传输特性阻抗,rl为负载阻抗。
当ro=rl,则ρ=0,称为匹配状态。
如果rl为开路或短路,则ρ分别等于+1或-1,称为全反射。
用反射系数可以完善地描述传输系统的匹配状态,但测量其驻波比(swr)更为简单和直观。
我们知道,在匹配状态下,高频电磁能量全部流入负载,不存在反射。这时传输线上的各个位置上的电压振幅不变,不存在驻波,称为行波状态。因而在失配时,由于有反射波与入射波在传输线上互相叠加,使线上各点的振幅呈现有规律的起伏,称驻波状态,如图2所示。
驻波比定义为:swr=u最大/u最小 ,swr与的关系为:
swr=(1+︱ρ︱)/(1-︱ρ︱)
当无反射时,swr=1, 当全反射时,swr=∞。
当ro=50Ω时,则rl=100Ω或rl=50Ω都会使swr=2,此时,ρ=1/3,相当于有1/3的入射电压被反射回来。
测量驻波比的方法有测量线法、反射计法、网络分析仪法及高频阻抗电桥法等,但这些仪器往往不适于在线连续测量天(天线)馈(馈线)系统。专用于测量天馈系统的仪器是驻波表及功率计。下面就介绍这种仪器的原理、制作、校准及其使用方法。
驻波表是基于交流电桥的原理,与常规电桥不同之处是:驻波表是按被测传输系统的特性阻抗值(例如50Ω)而设计的;它可以读出入射功率和反射功率,可以串接在发射机与天馈线之间而不必取下来。其基本原理如图3所示。
交流互感器t为电桥的一个臂,c1和c2组成的分压器为电桥的另一个臂。跨与c2上的电压与传输线上的电压相同。如果所加负载等于电桥的设计电阻值,则c2及r上的电压相等,相位相同,于是高频电压表指示为零(即swr=1)。这时,电桥满足了平衡条件。
由于分布参数影响设计的准确程度,常选c1或c2为可调电容。
当所接负载偏离电桥的设计阻抗时,电桥平衡条件会因z的改变而被破坏,电表就产生读数。这个读数和反射电压的绝对值有对应关系。
为了读取入射电压只需将胡干器的次级反接。如果电压表是按功率刻度,则此表即