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无线电台天线驻波比浅析(一)
发表日期:2010-07-09 11:18:54 来源:中国业余无线电 作者: 802.11b 【 】 浏览:8205次 评论:0
随着国民经济的发展,无线电通信应用越来越广泛,已经渗透到各行各业。但是某些单位为了达到一定的通信效果和更大的覆盖范围,一味地加大无线电电台功率,这不仅增加了设备故障率,而且将对操作者产生电磁辐射危害。

其实,加大功率并不是提高通信质量和覆盖范围的唯一选择。影响电台通信效果的因素有很多,由Bullintog近似计算公式 Pr=Pt(h1h2/d2)2grgt可知,天线高度和天线增益对信号传播的影响很大。怎样保证信号功率有效地输送到天线并有效辐射出去,是值得关注的问题。天线电压驻波比(VSWR)是衡量天馈效率的重要指标。

电压驻波比(VSWR)是常用的射频技术参数,用来衡量电台各部件之间匹配是否良好。本文结合笔者多年工作实际,从应用层面探讨电压驻波比问题。

1 天线驻波比(VSWR)的大小与驻波表

当一个通信系统建立时,我们应当测量天线系统的驻波比是否接近1∶1,如果驻波比接近1∶1固然好,但经常会出现小于1的情况。那么驻波比达到多少,天线才算合格呢?

发射机与天线匹配的条件,是两者阻抗的电阻分量相同、感抗部分互相抵消。目前无线电发射设备的电阻通常为50欧姆。老式发射机的输出阻抗多为几百欧姆,现在已很少在专用通信系统中看到,多为业余无线电爱好者所使用,对这种设备设法将天线电流调至最大即可。

当电压驻波比(VSWR)不是1时,比较两个天线的电压驻波比(VSWR)没有意义。天线电压驻波比(VSWR)等于1,表明天线系统和发信机满足 匹配条件,发信机的能量可以最有效地输送到天线上。而如果电压驻波比(VSWR)不等于1,比如说等于4,那么可能存在多种情况:天线感性失谐、天线容性 失谐、天线谐振但馈电点不合适等。在阻抗圆图上,每一个电压驻波比(VSWR)数值都是一个圆,拥有无穷多个点。也即,电压驻波比(VSWR)数值相同 时,天线系统的状态有很多种可能性。

正因为电压驻波比(VSWR)除了1以外的数值,都不值得那么精确地认定(除非有特殊需要),多数电压驻波比表并没有像电压表、电阻表那样详细标定,甚至很少给出相应的误差等级数据。由于表内射频耦合元件的相频特性和二极管非线性的影响,多数电压驻波比表在不同频率、不同功率下的误差并不均匀。

值得注意的是,天线系统的VSWR等于1,并不表明其一定是好天线。VSWR值为1,只能说明发射机的能量可以有效地传输到天线系统,但是这些能量 是否能有效地辐射到空间,则要另当别论了。例如,一副按理论长度制作的偶极天线和一副长度只有1/20的缩短型天线,只要采取适当措施,它们的VSWR都 可以等于1,但其发射效果却大相径庭。

2 影响天线效果的最重要因素:谐振

天线系统和输出阻抗为50欧的发射机的匹配条件,是天线系统阻抗为50欧纯电阻。理论上,要使天线发射的电磁场最强必须满足两个条件:一是发射频率 必须和天线的固有频率相同,二是驱动点要选在天线的适当位置。如果驱动点不恰当而天线与信号频率谐振,发射效果会略受影响,但是如果天线与信号频率没有谐 振,则发射效率会大打折扣。所以,在这两个条件中,谐振是关键因素。

实际应用效果证明,只要天线频率与发射频率谐振,即可达到较为满意的发射效果。因此在没有条件做到VSWR为1时,改善发射效果最重要的手段是使整个天线电路与工作频率谐振。

当VSWR过高,而天线系统又没有谐振时,阻抗存在很大电抗分量,发射机末级器件可能需要承受较大的瞬间过电压。由于早期技术不成熟,高VSWR容易造成射频末级功率器件的损坏。因此,将VSWR控制在较低的

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Tags:无线电台 天线 驻波比 责任编辑:yanhuo
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