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玩无线电,驻波比和阻抗失配你了解多少?

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驻波比对于无线电爱好者来说是一个非常关心的话题。大多数书本中关于驻波比的描述和介绍比较晦涩难懂,对部分业余无线电爱好者新人来说难以理解。今天,我们用一种通俗易懂的说法聊聊这个话题。
聊驻波比,就不得不提天线阻抗。简单来说,天线阻抗是天线表现出来的阻抗,是天线输入电阻和输入电抗的和。
天线系统的不同部分,收发信机和馈线、馈线和天线、天线和自由空间之间都会有阻抗差异。射频信号在经过上述结合处的时候,如果阻抗差异很大,称之为阻抗失配,此时一部分能量会被反射回去。
对于50Ω的馈线,如果用50Ω的天线来发射信号,则信号会完全通过天线辐射出去。而如果用75Ω的天线来发射,则会有一部分能量被反射。如果阻抗失配更加严重,轻则信号不好,重则造成电台功放的损坏。
说了这么多,怎么一直没提驻波比?其实已经说的差不多了,就差一层窗户纸。
阻抗失配的时候,在馈线上会形成反射波,反向信号和正向信号叠加后,电波就像驻留在天线上一样,称之为驻波。此时可以测出电波最大能量与最小能量的比值,称之为驻波比(SWR),通常用电压驻波比VSWR来表示。
驻波是指频率和振幅均相同、振动方向一致、传播方向相反的两列波叠加后形成的波。驻波和驻波比是两个概念,驻波是一种现象,是客观存在的,驻波比是对这种现象的一种应用。由此可见,驻波比和功率没有关系。为什么有的时候使用不同功率测量同一根天线会有不同的驻波比呢?很简单,表不准。
从驻波比的定义上,就和功率没有任何关系,因此功率很小的天线分析仪一样可以测量驻波比,并很好地说明天线的状态。超过天线额定功率,烧毁天线不在本讨论之列。
再来说50Ω的传输线和75Ω的天线的情况,其电压驻波比为1.5。10W的功率,结果只辐射出去9.6W,剩余的0.4W转换成了其它能量。
对于接收系统,比如收音机,阻抗失配在一定程度上是可容忍的,其结果是收到的信号减弱,最严重的结果无非是收不到信号。但对于发射系统来说,问题要严重的多。
驻波比为1:1是理想情况,表示完全匹配,此时无反射能量出现。
大多数时候,1.5:1的驻波比是非常不错的,此时反射的能量为4%。
在业余UV段2:1的驻波比也是可以接受的,此时反射的能量为11%。也就是说,如果一个系统的发射功率是50W,此时的有效辐射功率仅为44.5W。有时候,2.5:1或者稍高的驻波比也能接受,此时50W有效辐射功率为40.9W。
在短波中,一般是3:1以下,高达3~5:1的驻波比也可出现在相应的设备中。
驻波比为无穷大表示全反射,完全失配。

2021年2月22日 09:10
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