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如何正确的测量天线阻抗(教程) [复制链接]

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离线BD8AAA
 
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只看楼主 倒序阅读 0楼 发表于: 2015-06-13
在一般DIY制作中,由于阻抗关系到天线的匹配,也就关系到天线的驻波,所以,通常把驻波调小,阻抗也就基本正确了。

但是在专门制作天线时,为了明确调试的方向,提高调试的速度和精度,需要测试天线的阻抗。

阻抗和驻波不同,通常说的驻波是标量参数,它与相位没有什么关系。而阻抗是矢量参数,它与相位有直接的关系。测阻抗其实就是测反射的相位,相位测量的准确度关系到阻抗的准确度。

但是,我们通常很难把天线的馈电点直接连接到仪器上,只能把仪器接在馈线的另一端。而馈线是有长度的,信号经过馈线,相位就会变化。例如,10MHz的信号,波长是30米。这个信号经过电长度为7.5米的馈线,相位就要移动90度。在测试时,信号两次经过了馈线,相位就会移动180度。通俗的说,如果天线是容性的,测出来就是感性。如果天线是感性的,测出来就是容性。

馈线长度较短时,相位移动会少一些,造成的误差减少。但是,短波天线架设得一般都比较高,馈线总是比较长的。即使1米长的馈线,在10MHz也会导致30度左右的总相移,测试结果仍然是完全错误的。可不可以用电长度为二分之一波长的馈线来让相位刚好转360度,从而消除影响呢?原理上当然没问题,但是,准备二分之一的馈线是件麻烦事,其次,由于每个频率的波长不一样,所以只有特定频率能刚好转360度,也就是说测试结果只能在特定频率有效。

测试天线的阻抗时,就必须要想其它办法。以下是一个例子:

首先看相位,测馈线电长度。如果有条件把馈线从天线上取下最好,如果不能取下,找远离天线谐振点的频率来读取就行了,这里测得馈线电长度约5.29米。


如果要求严格的话,可以再测出馈线的损耗。如果能用双端口法最好,如果不方便,也可以用单端口,取损耗的较小处,这里测得约1.1dB@109MHz。


然后我们先看看假设不消除馈线影响,得到什么结果(天线是144MHz的)
这是圆图


这是阻抗


如果不牢记“有馈线则不准”原则,很容易被上述错误的数据欺骗。

现在我们来把馈线消掉。首先把刚才测得的馈线电长度和损耗(回损的二分之一)告诉仪器


然后得到基本正确的测量结果。
这是修正以后的相位


这是修正以后的圆图


这是修正以后的阻抗


差别很大吧!如果按照没有修正的结果来调试天线,就可能南辕北辙了。

用馈线补偿的方法来消除误差,可以得到基本准确的结果,能满足一般需要。如果想精确的消除馈线影响,可以在馈线末端校准,正规的矢量天线分析仪都带有校准功能。

这篇文章之所以没有用校准的方法来消去馈线,是为了更直观的体现馈线对相位的影响及其消除的原理。在制作天线时,原则上应该在天线的馈电点测量。以前这种测量很困难,现在不必真的在馈电点去测,就能够推算出在馈电点测量时的数据。如果天线前面存在巴伦或阻抗变换器,也可以在巴伦或者阻抗变换器的端口上测量,但最好的办法是把仪器接在这些变换器前面,然后在变换器后面进行校准。校准正确的情况下,短路或开路反射相频特性应当是一个比较稳定的角度。 此时再接到天线的馈电点,就能反映真实的情况。
[ 此帖被BD8AAA在2015-06-15 00:19重新编辑 ]
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只看该作者 1楼 发表于: 2015-06-13
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离线ba6iv
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只看该作者 2楼 发表于: 2015-06-13
学习了!
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只看该作者 3楼 发表于: 2015-06-13
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只看该作者 4楼 发表于: 2015-06-13
学习了,说得很清楚明白。

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离线BA7KW
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只看该作者 5楼 发表于: 2015-06-13
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只看该作者 7楼 发表于: 2015-06-13
好帖,学习并收藏 !
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只看该作者 8楼 发表于: 2015-06-13
感谢达人分享的文章。收下慢慢学习。
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只看该作者 9楼 发表于: 2015-06-13
学习了。
离线BG7MI
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只看该作者 10楼 发表于: 2015-06-13
天线拿着也测量不准的,靠近地面反射也大,怎么办?!天线架设上去,仪器设备也掉在半空。。

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离线永远的FM
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只看该作者 11楼 发表于: 2015-06-13
馈线会对测量天线阻抗值产生影响,一般应用我们更多关注驻波值,目的要调整天线使得带上馈线的整个天线系统,在馈线接头端测得驻波值达到发射机要求的阻抗范围。

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离线BD7IS
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只看该作者 12楼 发表于: 2015-06-13
好高深,,,,,,

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只看该作者 13楼 发表于: 2015-06-14
学习了!
离线bg3upa
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只看该作者 14楼 发表于: 2015-06-14
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只看该作者 15楼 发表于: 2015-06-15
学习了,谢谢!
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只看该作者 16楼 发表于: 2015-06-16
学习天线,馈线知识。
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只看该作者 17楼 发表于: 2015-06-16
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只看该作者 18楼 发表于: 2015-06-19
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离线刺猬
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只看该作者 19楼 发表于: 2015-06-25
如果传输线负载是纯电阻,那么通过测量S11相角零点间距是可以算出传输线电气长度的。然而,实际中负载往往是RLC混合模型,负载反射系数本身就是频率的函数,因而这个方法的适用性受到一定的限制。楼主的工作值得赞许,但这也恰恰解释了为何长期以来更注重VSWR的测量。
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