無線電臺天線駐波比淺析

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1、無線電臺天線駐波比淺析隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，無線電通信應用越來越廣泛，已經(jīng)滲透到各行各業(yè)。但是某些單位為了達到一定的通信效果和更大的覆蓋范圍，一味地加大無線電電臺功率，這不僅增加了設(shè)備故障率，而且將對操作者產(chǎn)生電磁輻射危害。其實，加大功率并不是提高通信質(zhì)量和覆蓋范圍的唯一選擇。影響電臺通信效果的因素有很多，由Bullintog近似計算公式Pr=Pt(h1h2/d2)2grgt可知，天線高度和天線增益對信號傳播的影響很大。怎樣保證信號功率有效地輸送到天線并有效輻射出去，是值得關(guān)注的問題。天線電壓駐波比（VSWR）是衡量天饋效率的重要指標。電壓駐波比（VSWR）是常用的射

2、頻技術(shù)參數(shù)，用來衡量電臺各部件之間匹配是否良好。本文結(jié)合筆者多年工作實際，從應用層面探討電壓駐波比問題。1天線駐波比（VSWR）的大小與駐波表當一個通信系統(tǒng)建立時，我們應當測量天線系統(tǒng)的駐波比是否接近1∶1，如果駐波比接近1∶1固然好，但經(jīng)常會出現(xiàn)小于1的情況。那么駐波比達到多少，天線才算合格呢？發(fā)射機與天線匹配的條件，是兩者阻抗的電阻分量相同、感抗部分互相抵消。目前無線電發(fā)射設(shè)備的電阻通常為50歐姆。老式發(fā)射機的輸出阻抗多為幾百歐姆，現(xiàn)在已很少在專用通信系統(tǒng)中看到，多為業(yè)余無線電愛好者所使用，對這種設(shè)備設(shè)法將天線電流調(diào)至最大即可。當電壓駐波比（VSWR）不是1時，

3、比較兩個天線的電壓駐波比（VSWR）沒有意義。天線電壓駐波比（VSWR）等于1，表明天線系統(tǒng)和發(fā)信機滿足匹配條件，發(fā)信機的能量可以最有效地輸送到天線上。而如果電壓駐波比（VSWR）不等于1，比如說等于4，那么可能存在多種情況：天線感性失諧、天線容性失諧、天線諧振但饋電點不合適等。在阻抗圓圖上，每一個電壓駐波比（VSWR）數(shù)值都是一個圓，擁有無窮多個點。也即，電壓駐波比（VSWR）數(shù)值相同時，天線系統(tǒng)的狀態(tài)有很多種可能性。正因為電壓駐波比（VSWR）除了1以外的數(shù)值，都不值得那么精確地認定（除非有特殊需要），多數(shù)電壓駐波比表并沒有像電壓表、電阻表那樣詳細標定，甚至很少

4、給出相應的誤差等級數(shù)據(jù)。由于表內(nèi)射頻耦合元件的相頻特性和二極管非線性的影響，多數(shù)電壓駐波比表在不同頻率、不同功率下的誤差并不均勻。值得注意的是，天線系統(tǒng)的VSWR等于1，并不表明其一定是好天線。VSWR值為1，只能說明發(fā)射機的能量可以有效地傳輸?shù)教炀€系統(tǒng)，但是這些能量是否能有效地輻射到空間，則要另當別論了。例如，一副按理論長度制作的偶極天線和一副長度只有1/20的縮短型天線，只要采取適當措施，它們的VSWR都可以等于1，但其發(fā)射效果卻大相徑庭。2影響天線效果的最重要因素：諧振天線系統(tǒng)和輸出阻抗為50歐的發(fā)射機的匹配條件，是天線系統(tǒng)阻抗為50歐純電阻。理論上，要使天線

5、發(fā)射的電磁場最強必須滿足兩個條件：一是發(fā)射頻率必須和天線的固有頻率相同，二是驅(qū)動點要選在天線的適當位置。如果驅(qū)動點不恰當而天線與信號頻率諧振，發(fā)射效果會略受影響，但是如果天線與信號頻率沒有諧振，則發(fā)射效率會大打折扣。所以，在這兩個條件中，諧振是關(guān)鍵因素。實際應用效果證明，只要天線頻率與發(fā)射頻率諧振，即可達到較為滿意的發(fā)射效果。因此在沒有條件做到VSWR為1時，改善發(fā)射效果最重要的手段是使整個天線電路與工作頻率諧振。當VSWR過高，而天線系統(tǒng)又沒有諧振時，阻抗存在很大電抗分量，發(fā)射機末級器件可能需要承受較大的瞬間過電壓。由于早期技術(shù)不成熟，高VSWR容易造成射頻末級功

6、率器件的損壞。因此，將VSWR控制在較低的數(shù)值是有必要的，例如3以內(nèi)?，F(xiàn)在有些設(shè)備具有比較完備的高VSWR保護，當在線測量到的VSWR過高時，會自動降低驅(qū)動功率。這使發(fā)射機末級損害的可能性降低了很多，但對其仍然不能忽視。3天線的駐波比和天線系統(tǒng)的駐波比天線VSWR需要在天線的饋電端測量。但天線饋電端通常高懸于室外，我們只能在天線電纜的下端測量VSWR。這樣測得的是包括電纜的整個天線系統(tǒng)的VSWR。當天線本身的阻抗確實為50歐姆純電阻、電纜的特性阻抗也確實是50歐姆時，測出的結(jié)果是正確的。當天線阻抗不是50歐姆時而電纜特性阻抗為50歐姆時，VSWR值會受到天線長度的影

7、響。只有當電纜的長度正好為波長的整倍數(shù)、電纜損耗可以忽略不計時，電纜下端呈現(xiàn)的阻抗正好和天線的阻抗完全一樣。實際上，電纜是存在損耗的，例如電纜較細、長度達到波長的幾十倍以上，那么電纜下端測出的VSWR會比天線的實際VSWR低。所以，測量VSWR時，尤其在UHF以上頻段，電纜的影響不可忽略。