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[图文]驻波表——功率计           ★★★ 【字体：小 大】
驻波表——功率计
作者：imefan    文章来源：王海峰整理    点击数：    更新时间：2009-7-29    

　　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互感器的次级反接。如果电压表是按功率刻度，则此表即可测量入射和反射功率了。净功率为两种功率之差。测量SWR时首先置于入射功率测量状态，调整表头的灵敏度使指针指向满度，然后置于测反向功率状态，则可在表上直读SWR值。
SWR=(入+反)/（入-反）
　　实际的SWR表有许多方式，常见的有三种：一种是利用磁环绕制成互感器的方式，即集总参数方式；第二种是用印刷电路板的微带线方式；还有一种是同轴线方式，后两种称为分布参数方式。

磁环互感器式驻波表的实际制作：
　　图4是典型电路，虚线上部为取样部分，所有引线要求尽可能短，并且最好放在屏蔽盒中。虚线下面为指示电路部分，这部分对有不同方式的SWR表没有大的区别，其结构可以任意，甚至可以放在另外一个机壳中。这种表可以工作在1.5~150MHz范围,功率量程可以设置为10W、100W、1000W等。
 

制作要点：
　　互感器是一只内径约为Φ8的高频磁环，套在一小段同轴电缆之上，电缆的芯线直接焊在同周电缆插座上，同轴线的外导体只起屏蔽和去耦作用，而不应流通高频电流，必须仅某一端接地。
　　磁环上均匀的用Φ0.6漆包线绕20匝左右。二极管必须采用锗高频管或正向压降极小的热载流子二极管，如采用硅管将对低功率状态下小的SWR反应不灵敏。为了能够测量SSB时的峰值功率，电路中采用了6.8μF的滤波电容，此电容可在5~10μF间选用，但要求两支电容容量相同。本表可以采用一直流表头用单刀双抛开关切换，也可以选用双表针表头。这种表头有两个表心，一个指示正向功率一个指示反向功率，两只表头的交点可直接读出值SWR，十分方便。
　　此实际电路与前述的原理电路完全一致的，只不过利用二极管和表头组成的检波电路充当高频电压表，又利用高频扼流线圈RFC检波得

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