电压驻波比(VSWR)是射频技能中最常用的参数,用来衡量部件之间的匹配是否杰出。当业余无线电爱好者进行联络时,当然首要会想到丈量一下天线体系的驻波比是否挨近1:1,假如挨近1:1,当然好。常常听到这样的问题:但假如不能到达1,会怎样呢?驻波比小到几,天线才算合格?为什么巨细81这类旧式的军用电台上没有驻波表?
VSWR及标称阻抗
发射机与天线匹配的条件是两者阻抗的电阻重量相同、感抗部分相互抵消。假如发射机的阻抗不同,要求天线的阻抗也不同。在电子管年代,一方面电子管本输出阻抗高,另一方面低阻抗的同轴电缆还没有得到推行,盛行的是特性阻抗为几百欧的平行馈线,因而发射机的输出阻抗多为几百欧姆。而现代产品固态无线电通信机的天线标称阻抗则多为50欧姆,因而产品VSWR表也是按50欧姆规划标度的。
假如你具有一台输出阻抗为600欧姆的老电台,那就大可不用费汗水用50欧姆的VSWR计来修补你的天线,由于那样反而帮倒忙。只需设法调到你的天线电流最大就能够了。
VSWR不是1时,比较VSWR的值没有含义
正由于VSWR除了1以外的数值不值得那么精确地确定(除非有特殊需求),所以大都VSWR表并没有象电压表、电阻表那样仔细标定,乃至很少有VSWR给出它的差错等级数据。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,大都VSWR表在不同频率、不同功率下的差错并不均匀。
VSWR都=1不等于都是好天线
影响天线作用的最重要要素:谐振
让咱们用弦乐器的弦来加以阐明。无论是提琴仍是古筝,它的每一根弦在特定的长度和张力下,都会有自己的固有频率。当弦以固有频率振荡时,两头被固定不能移动,但振荡方向的张力最大。中心摇摆最大,但振荡张力最松懈。这相当于自在谐振的总长度为1/2波长的天线,两头没有电流(电流波谷)而电压起伏最大(电压波腹),中心电流最大(电流波腹)而相邻两点的电压最小(电压波谷)。
咱们要使这根弦宣布最强的动静,一是所要的动静只能是弦的固有频率,二是驱动点的张力与摆幅之比要恰当,即驱动源要和弦上驱动点的阻抗相匹配。具体表现便是拉弦的琴弓或许弹拨的手指要选在弦的恰当方位上。咱们在实践中不难发现,拉弓或许拨弦方位错误解影响弦的发声强度,但稍有不妥还不至于影响太多,而要宣布与琴弦固有频率不同的动静却是好不简略的,此刻弦上各点的振荡状况非常复杂、紊乱,即使振荡起来,各点对空气的推进不是齐心合力的,发声功率很低。
天线也是相同,要使天线发射的电磁场最强,一是发射频率有必要和天线的固有频率相同,二是驱动点要选在天线的恰当方位。假如驱动点不恰当而天线与信号频率谐振,作用会略受影响,可是假如天线与信号频率不谐振,则发射功率会大打折扣。
所以,在天线匹配需求做到的两点中,谐振是最要害的要素。
在前期的发信机,例如介绍的71型报话机中,天线电路只用串联电感、电容的方法取得与作业频率的严厉谐振,而进一步的阻抗合作是由线圈之间的固定耦合确定死的,在不同频率下未必真实到达阻抗的严厉匹配,可是实践作用证明只需谐振就足以好好作业了。
因而在没有条件做到VSWR必定为1时,业余电台天线最重要的调整是使整个天线电路与作业频率谐振。
天线的驻波比和天线体系的驻波比
天线的VSWR需求在天线的馈电端丈量。但天线馈电点常常高悬在空中,咱们只能在天线电缆的下端丈量VSWR,这样丈量的是包含电缆的整个天线体系的VSWR。当天线自身的阻抗确实为50欧姆纯电阻、电缆的特性阻抗也确实是50欧姆时,测出的结果是正确的。
当天线阻抗不是50欧姆时而电缆为50欧姆时,测出的VSWR值会严峻遭到天线长度的影响,只需当电缆的电器长度正好为波长的整倍数时、并且电缆损耗能够疏忽不计时,电缆下端呈现的阻抗正好和天线的阻抗彻底相同。但即使电缆长度是整倍波长,但电缆有损耗,例如电缆较细、电缆的电气长度到达波长的几十倍以上,那么电缆下端测出的VSWR仍是会比天线的实践VSWR低。
所以,丈量VSWR时,尤其在UHF以上频段,不要疏忽电缆的影响。
不对称天线
咱们知道偶极天线每臂电气长度应为1/4波长。那么假如两臂长度不同,它的谐振波长怎么核算?是否会呈现两个谐振点?
假如想清了上述琴弦的比如,答案就清楚了。体系总长度缺乏3/4波长的偶极天线(或许以地球、地网为镜象的单臂天线)只需一个谐振频率,取决于两臂的总长度。两臂对称,相当于在阻抗最低点加以驱动,得到的是最低的阻抗。两臂长度不等,相当于把弓子偏近琴马拉弦,费的力不同,驱动点的阻抗比较高一些,可是谐振频率仍旧是一个,由两臂的总长度决议。假如偏到极点,一臂加长到1/2波长而另一臂缩短到0,驱动点阻抗增大到简直无量大,则成为端馈天线,称为无线电开展前期用在汽艇上的齐柏林天线和现代的1/2波长R7000笔直天线,当然这时有必要添加必要的匹配电路才干连接到50欧姆的低阻抗发射机上。
偶极天线两臂不对称,或许两臂周围导电物体的影响不对称,会使谐振时的阻抗变高。但只需总电气长度坚持1/2波长,不对称不是非常严峻,那么尽管特性阻抗会变高,必定程度上影响VSWR,可是实践发射作用还不至于有非常显着的恶化。
QRPer不用苛求VSWR
当VSWR过高时,主要是天线体系不谐振时,因而阻抗存在很大电抗重量时,发射机末级器材或许需求接受较大的瞬间过电压。前期技能不很老练时,高VSWR简略形成射频末级功率器材的损坏。因而,将VSWR控制在较低的数值,例如3以内,是必要的。
现在有些设备具有比较齐备的高VSWR维护,当在线丈量到的VSWR过高时,会主动下降驱动功率,所以烧末级的风险比20年曾经下降了许多。可是依然不要粗心。
不过关于QRP玩家讲来,末级功率有时小到简直没有烧末级的或许性。移动运用时要将便携的暂时天线调到VSWR=1却由于环境的变幻而要费尽心机。这时不用太泄气。1988-1989年笔者为BY1PK实验4W的CW/QRP,运用长度缺乏1.5米的三楼窗布铁丝和长度为1.5米左右的塑料线做馈线,用串并电容的方法调到天线电流最大,测得VSWR为无量大,却也联到了JA、VK、U9、OH等电台。后来做了一个小天调,把VSWR调到1,但对比实验中远方友台陈述说,VSWR的极大改变并没有给信号带来什么改善,如同信号还变弱了些,或许本来就弱小的信号被天调的损耗又吃掉了一些吧。
总归,VSWR道理多多。已然有了业余电台,总是免不了和VSWR打交道,无妨多调查、堆集、沟通各自的心得吧。
天线体系和输出阻抗为50欧的发信机的匹配条件是天线体系阻抗为50欧纯电阻。要满意这个条件,需求做到两点:
榜首,天线电路与作业频率谐振(不然天线阻抗就不是纯电阻);
第二,挑选恰当的馈电点。
一些国外杂志文章在介绍天线时常常给出VSWR的曲线。有时会因而发生一种幻觉,只需VSWR=1,总会是好天线。其实,VSWR=1只能阐明发射机的能量能够有效地传输到天线体系。可是这些能量是否能有效地辐射到空间,那是另一个问题。一副按理论长度作制造的偶极天线,和一副长度只需1/20的缩短型天线,只需采纳恰当办法,它们都或许做到VSWR=1,但发射作用必定截然不同,不能同日而语。做为极点比如,一个50欧姆的电阻,它的VSWR非常理想地等于1,可是它的发射功率是0。
而假如VSWR不等于1,譬如说等于4,那么或许性会有许多:天线理性失谐,天线容性失谐,天线谐振可是馈电点不对,等等。在阻抗园图上,每一个VSWR 数值都是一个园,具有无量多个点。也便是说,VSWR数值相一起,天线体系的状况有许多种或许性,因而两根天线之间仅用VSWR数值来做简略的相互比较没有太严厉的含义。 天线VSWR=1阐明天线体系和发信机满意匹配条件,发信机的能量能够最有效地输送到天线上,匹配的状况只需这一种。
本文不计划重复许多无线电技能书本中关于电压驻波比的理论叙说,仅仅想从理性认识的层面谈几个有用问题。