测量未知天线阻抗的电桥电路 [复制链接]

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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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如果找出的频率是其天线阻抗是50欧姆的话，就可以说明这条天线可以工作该频率上吗？或者说这条天线在该频率上的驻波就是比较好的吗？是否有必然联系？

1、楼主电桥模式在理论上是行得通的(我错了)，实际在应用时，器件的分散参数很难控制。两个50欧电阻问题不大，至少是在两个对称的桥臂上，分散参数可以互相抵消，高频变压器在桥臂平衡后没有电压，也问题不大。那个1k可调电阻就是个问题，如何能保证这个1k电阻是纯阻性的，这个电阻会严重影响测量精度。

2、这样测量出来的负载阻抗是负载在对应频率上的模阻抗，既不是负载的实部也不是负载的虚部。那么这个模阻抗只能是起到一个参考作用，不能用来直接计算指导如何调整负载。这个参考作用往往还不如侧量驻波更有参考意义，至少侧量驻波可以在线测量。

举例如下图：（参考老汉的观点）

图中1点对应负载没有连接任何馈线的端口上的阻抗，600欧。当这个负载连接1/4波长的馈线后，在馈线的端口上的阻抗变成了图中的2点，这时馈线的端口上的阻抗变成了4欧姆。
600欧的负载和4欧姆的负载实际对应的馈线上的驻波都是11左右。那么在连接馈线后这个电桥测量出来的负载阻抗就失去了负载真实意义了。

我的观点是模阻抗测量只能像测量驻波参数一样用来参考，如果想真实的了解负载，还是要测量负载的复数阻抗，有了复数阻抗，完美匹配是现实的，没有疑问的。

刚刚游泳完毕回来眼前一片迷茫，头晕，超级好贴不过看不下去。等后天考完大学生涯最后一科考试再来慢慢与大家研究。

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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。

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删了。因为喝多了......

[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]
请教线圈咋绕的，用什么磁环两组线圈有没有具体要求，电容和二极管用的参数，我也想仿制时老大的

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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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做个单元也不错，模块化的理念。

可以多做几个波段的

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请教线圈咋绕的，用什么磁环两组线圈有没有具体要求，电容和二极管用的参数，我也想仿制时老大的

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我的耦合:网线穿绕总部磁环10匝！

顶楼这个电桥根本行不通！

原因很简单：天线阻抗通常并不是一个纯电阻，除非天线阻抗正好是一个纯电阻，否则你这个电桥永远无法调到平衡点。

天线阻抗电桥，又学习了！
不错！继续关注测量结果

[quote=一异]顶楼这个电桥根本行不通！

原因很简单：天线阻抗通常并不是一个纯电阻，除非天线阻抗正好是一个纯电阻，否则你这个电桥永远无法调到平衡点。[/quote]

我觉得您不防做一下试试，然后再下结论，呵呵。

另外，如果天线是纯电阻，那用万用表的电阻档直接测量就可以了。

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我觉得您不防做一下试试，然后再下结论，呵呵。
另外，如果天线是纯电阻，那用万用表的电阻档直接测量就可以了。 [表情]

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如果所有问题都需要用实验来确定，那还要理论做什么？

依靠天线理论来计算实际的天线的参数，虽然在很多情况下不太可行，但天线阻抗大致是怎样的还是可以知道的——除非天线的长度恰好接近四分之一波长的整数倍，否则天线阻抗是一个复阻抗。
你的电桥显然无法再复阻抗条件下平衡，这也不需要用实验来证明。

[quote=一异]如果所有问题都需要用实验来确定，那还要理论做什么？

依靠天线理论来计算实际的天线的参数，虽然在很多情况下不太可行，但天线阻抗大致是怎样的还是可以知道的——除非天线的长度恰好接近四分之一波长的整数倍，否则天线阻抗是一个复阻抗。
你的电桥显然无法再复阻抗条件下平衡，这也不需要用实验来证明。[/quote]

如果要解决这个问题,请问按照您的理论,有什么方法可以解决下列问题?
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。注意,这条天线的长度不一定是1/4波长的任意长度的振子。谢谢！

[quote=一异]如果所有问题都需要用实验来确定，那还要理论做什么？

依靠天线理论来计算实际的天线的参数，虽然在很多情况下不太可行，但天线阻抗大致是怎样的还是可以知道的——除非天线的长度恰好接近四分之一波长的整数倍，否则天线阻抗是一个复阻抗。
你的电桥显然无法再复阻抗条件下平衡，这也不需要用实验来证明。[/quote]

如果实验都无法证明一个问题，那理论又从何而来呢？

我的理论知识是很贫乏的，我想我无法从理论分析上去说服您。而我检验理论的方法，就只有实践这唯一的标准。

说到这里，突然想起1995年的时候，我曾经从美国的一本业余无线电小册子《自制高频/甚高频天线手册》上节选了一个天线阻抗测试电路，刊登在1995年第10期《cq》小报上。那个电路的原理和我这个帖子里画的电桥是一样的，都是利用电桥平衡的原理来对一个未知天线的阻抗进行测量。

我想说的是，美国人在几十年前发行的一个业余无线电丛书中就正式使用这种电桥来进行天线阻抗的测试。虽然我无意用美国人的观点来佐证我的想法，但是仅从原理上说，我有理由相信这种电桥的确是可以对天线的阻抗进行测量的。

我办公室里恰好有1995年第10期《cq》小报的扫描版，先发上来给您参考一下。而我家里也恰好还保留着威廉·胡德的那本《自制高频/甚高频天线手册》，晚上找时间我把那节文章拍张清晰点的照片发上来也给您参考一下。您可以看看威廉·胡德给出的电路图从原理上跟我画的这个电路有没有什么实质性的差别。

刚才无聊的翻看w7zoi和w1fb在1977年的著作《solid state design or the radio amateur》中关于测试仪器的章节，这个章节里给出了好几个和我给出的电路相同原理的电桥测试电路，而它们都无一例外的被用于测量未知天线阻抗。

可惜我办公室里没有扫描仪或照相机，否则发上来给兄弟们做个参考也是不错，呵呵。

楼主的电桥有点像惠斯顿电桥，前几年就做过，只能测复合阻抗，无法得出电抗及纯阻部份。

同意楼上观点。

一异的观点也是对的，在复阻抗的时候这个电桥的确不能平衡，因为平衡意味着电桥指示器出现零点。道理很简单，回到物理世界来，待测阻抗有电抗成分时必然有移相，结果用来做零点指示的检波器反而指示了相位差。

但是这个桥能不能用？这得看天线有多电抗。如果电抗成分不大，那么移相不严重，这时电桥指示器还能找到明显的陷落点。在陷落点上，也就是我们尽量找到的“平衡点”上，电位器的电阻反映天线阻抗的实部，而相位差体现在“起表”程度上。不幸我们虽然知道它“起表”却无法得知电抗的符号，这有点儿像mfj-269，:)。

另一个遗憾，这个天线的实部也不等于调谐后天线的实际阻抗，因为谐振电路又把它给改变了，

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同意楼上观点。
一异的观点也是对的，在复阻抗的时候这个电桥的确不能平衡，因为平衡意味着电桥指示器出现零点。道理很简单，回到物理世界来，待测阻抗有电抗成分时必然有移相，结果用来做零点指示的检波器反而指示了相位差。
但是这个桥能不能用？这得看天线有多电抗。如果电抗成分不大，那么移相不严重，这时电桥指示器还能找到明显的陷落点。在陷落点上，也就是我们尽量找到的“平衡点”上，电位器的电阻反映天线阻抗的实部，而相位差体现在“起表”程度上。不幸我们虽然知道它“起表”却无法得知电抗的符号，这有点儿像mfj-269，:)。
另一个遗憾，这个天线的实部也不等于调谐后天线的实际阻抗，因为谐振电路又把它给改变了， [表情]

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mfj259b不能知道电抗的符号是由于它是lc振荡手动调谐，如果用pll或dds方式实现段扫描形成曲线显示的方式，在不改动259的前端检测电路下完全可以实现电抗符号（感抗或容抗）的功能。

如果打算用电桥来测量复阻抗也是可以的。
最简单的方法大概是在两个臂上各并联一个可变电容（虽然用可变电感也是可行的，但考虑到可变电感不如可变电容方便，所以通常都会用可变电容），这两个电容可以并连在一侧（左边或右边）桥臂上，也可以并连在上面或下面的桥臂上。

比如将可变电容并联在上面那两只50欧姆电阻上。当负载天线为容性，则应当将左侧的电容调到零（这里架设可变电容可以调到零以便于描述和理解），调节右侧电容和可变电阻，最终可以使电桥达到平衡点；如果夫在天线为感性，则应当将右侧电容调到零，调节左侧电容和电位器，同样可以使电桥平衡。
这一段文字描述的方法没有考虑可变电容和电位器的调解范围，只是一个理论性的描述，如果按这样的接法实际测量范围是有限的，对于某些范围的阻抗是无法达到电桥平衡的。如果希望测量很宽的阻抗范围，可能需要根据实际的情况改变电路的拓扑结构。
况且，按照上面的方式，即使找到了电桥平衡点，也读出了电位器、可变电容的数值，还需要一个比较复杂的计算才能得到最终的阻抗参数，使用起来不怎么方便。

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如果要解决这个问题,请问按照您的理论,有什么方法可以解决下列问题?
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。注意,这条天线的长度不一定是1/4波长的任意长度的振子。谢谢！

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实际上，除非为一个频点或频段专门配一个天线，天线失配问题总是存在的。
如果不考虑阻抗匹配，直接通过馈电电缆连接天线和功放，具体会发生什么事情就只有碰运气了——究竟会不会发生事故，和具体的天线阻抗、馈线长度以及功放本身的电路结构都有关系。

效果最好的方法，大概是在馈线的末端和天线之间插入一个阻抗匹配器，这个阻抗匹配器也就是所谓的天调。天调的作用就是保证馈线末端总是连接一个接近馈线特征阻抗的负载。

如果将阻抗匹配器放在功放地输出端和馈线之间，实际上也能让功放地输出端得到匹配负载，不会影响功放的工作。
只不过在这种情况下，由于馈线内部存在驻波，这实际上意味着馈线内部某些地方电流超过匹配状态的数值，有些地方电压超过匹配状态的数值——后果就是馈线损耗增加。

或许，用专门的矢量阻抗测量设备是更恰当的选择，比如
http://www.hellocq.net/forum/showthread-t-205307.新版的天线分析仪.html
这儿介绍的设备就不错