無(wú)線電臺(tái)天線駐波比淺析

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1、無(wú)線電臺(tái)天線駐波比淺析隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，無(wú)線電通信應(yīng)用越來(lái)越廣泛，已經(jīng)滲透到各行各業(yè)。但是某些單位為了達(dá)到一定的通信效果和更大的覆蓋范圍，一味地加大無(wú)線電電臺(tái)功率，這不僅增加了設(shè)備故障率，而且將對(duì)操作者產(chǎn)生電磁輻射危害。其實(shí)，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(tái)通信效果的因素有很多，由Bullintog近似計(jì)算公式Pr=Pt(h1h2/d2)2grgt可知，天線高度和天線增益對(duì)信號(hào)傳播的影響很大。怎樣保證信號(hào)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(wèn)題。天線電壓駐波比（VSWR）是衡量天饋效率的重要指標(biāo)。電壓駐波比（VSWR）是常用的射

2、頻技術(shù)參數(shù)，用來(lái)衡量電臺(tái)各部件之間匹配是否良好。本文結(jié)合筆者多年工作實(shí)際，從應(yīng)用層面探討電壓駐波比問(wèn)題。1天線駐波比（VSWR）的大小與駐波表當(dāng)一個(gè)通信系統(tǒng)建立時(shí)，我們應(yīng)當(dāng)測(cè)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(huì)出現(xiàn)小于1的情況。那么駐波比達(dá)到多少，天線才算合格呢？發(fā)射機(jī)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(wú)線電發(fā)射設(shè)備的電阻通常為50歐姆。老式發(fā)射機(jī)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(wú)線電愛(ài)好者所使用，對(duì)這種設(shè)備設(shè)法將天線電流調(diào)至最大即可。當(dāng)電壓駐波比（VSWR）不是1時(shí)，

3、比較兩個(gè)天線的電壓駐波比（VSWR）沒(méi)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(jī)滿足匹配條件，發(fā)信機(jī)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(shuō)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(diǎn)不合適等。在阻抗圓圖上，每一個(gè)電壓駐波比（VSWR）數(shù)值都是一個(gè)圓，擁有無(wú)窮多個(gè)點(diǎn)。也即，電壓駐波比（VSWR）數(shù)值相同時(shí)，天線系統(tǒng)的狀態(tài)有很多種可能性。正因?yàn)殡妷厚v波比（VSWR）除了1以外的數(shù)值，都不值得那么精確地認(rèn)定（除非有特殊需要），多數(shù)電壓駐波比表并沒(méi)有像電壓表、電阻表那樣詳細(xì)標(biāo)定，甚至很少

4、給出相應(yīng)的誤差等級(jí)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(shuō)明發(fā)射機(jī)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(dāng)別論了。例如，一副按理論長(zhǎng)度制作的偶極天線和一副長(zhǎng)度只有1/20的縮短型天線，只要采取適當(dāng)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(jī)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(chǎng)最強(qiáng)必須滿足兩個(gè)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(dòng)點(diǎn)要選在天線的適當(dāng)位置。如果驅(qū)動(dòng)點(diǎn)不恰當(dāng)而天線與信號(hào)頻率諧振，發(fā)射效果會(huì)略受影響，但是如果天線與信號(hào)頻率沒(méi)有諧振，則發(fā)射效率會(huì)大打折扣。所以，在這兩個(gè)條件中，諧振是關(guān)鍵因素。實(shí)際應(yīng)用效果證明，只要天線頻率與發(fā)射頻率諧振，即可達(dá)到較為滿意的發(fā)射效果。因此在沒(méi)有條件做到VSWR為1時(shí)，改善發(fā)射效果最重要的手段是使整個(gè)天線電路與工作頻率諧振。當(dāng)VSWR過(guò)高，而天線系統(tǒng)又沒(méi)有諧振時(shí)，阻抗存在很大電抗分量，發(fā)射機(jī)末級(jí)器件可能需要承受較大的瞬間過(guò)電壓。由于早期技術(shù)不成熟，高VSWR容易造成射頻末級(jí)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(hù)，當(dāng)在線測(cè)量到的VSWR過(guò)高時(shí)，會(huì)自動(dòng)降低驅(qū)動(dòng)功率。這使發(fā)射機(jī)末級(jí)損害的可能性降低了很多，但對(duì)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(cè)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(cè)量VSWR。這樣測(cè)得的是包括電纜的整個(gè)天線系統(tǒng)的VSWR。當(dāng)天線本身的阻抗確實(shí)為50歐姆純電阻、電纜的特性阻抗也確實(shí)是50歐姆時(shí)，測(cè)出的結(jié)果是正確的。當(dāng)天線阻抗不是50歐姆時(shí)而電纜特性阻抗為50歐姆時(shí)，VSWR值會(huì)受到天線長(zhǎng)度的影

7、響。只有當(dāng)電纜的長(zhǎng)度正好為波長(zhǎng)的整倍數(shù)、電纜損耗可以忽略不計(jì)時(shí)，電纜下端呈現(xiàn)的阻抗正好和天線的阻抗完全一樣。實(shí)際上，電纜是存在損耗的，例如電纜較細(xì)、長(zhǎng)度達(dá)到波長(zhǎng)的幾十倍以上，那么電纜下端測(cè)出的VSWR會(huì)比天線的實(shí)際VSWR低。所以，測(cè)量VSWR時(shí)，尤其在UHF以上頻段，電纜的影響不可忽略。