天線有眾多重要參 數 ,我們之前已經介紹了方向圖**、極化**、增益 等 ,本期我們將圍繞天線的另一個參數駐波比展開**,它不是一種固定參 數 ,無論是在使用前還是使用中**,這個參數的變化關乎著天線的實際表 現 ,我們進一步對天線駐波比逐一詳 解 。
天線駐波 比 ,縮寫為VSWR和SW R 。天線的電壓駐波比是把天線作為無耗傳輸線的負載 時 ,在沿傳輸線產生的電壓駐波圖形 上 ,其最大值與最小值之比**。**
駐波比的產生**,是由于入射波能量傳輸到天線輸入端并未被全部吸 收 (輻射**)產生的反射波迭加而形成的**。VSWR越大**,反射越大**,匹配越差**。在移動通信系統中**,一般要求駐波比小于1**. 5 。
我們可以直接看上 圖 。駐波比是一個數值**,用來表示天線和電波發射機是否匹配**。如果 SWR****的值等于 1 ,則表示發射傳輸給天線的電波沒有任何反 射 ,全部發射出去**,這是最理想的情況**。如果SWR****值大于1**,** 則表示有一部分電波被反射回來**,最終變成熱量**,使得饋線升溫**。被反射的電波在發射臺輸出口也可產生相當高的電 壓 ,有可能損壞發射機**。
天線駐波比的意義是天饋線與發射機匹配程度的指 標 。不一定追求1**.1以下的駐波 比 ,一般 1 .5以下也夠了**。
SW R = R / r =(1+K)/(1-K)
反射系數 K = ( R - r ) /( R + r )
(K為負值時表明相位相反**)**
公式中R和r分別是輸出阻抗和輸入阻抗**。當兩個阻抗數值一樣時**,即達到完全匹 配 ,反射系數K等于0**,駐波比為 1 。這是一種理想的狀 況 ,實際上總存在反射**,所以駐波比總是大于1 的 。
除了這個公式 外 ,下面這個也可以定義駐波比**:**
VSWR**=Vmax /Vmin**
饋線上波腹電 壓 /饋線上波節電 壓 ,是指駐波最大電平和最小電平的比值**,大小從1**: 1 (完全匹配**)到無 限 。**
作為天線的一個參 數 ,當然需要了解如何進行測量**,在這里介紹一種較為簡易的辦法**,適合在一般條件下進行測試**。**
要測量駐波比需要一臺掃頻 儀 ,接法如圖 1 ,先將饋線的終 端 (近天線系統一 端 )短路**,此時由于掃頻儀輸出的信號在饋線的終端形成全反 射 ,觀察其全反射波形如圖2曲線的最大幅度為a**,然后將天線接入饋線的終端**,此時掃頻儀上在工作頻率范圍內觀察到的最大幅度為b如圖 3 ,先求出反射系數P**= b / a ,然后可用式S**=1+P/1-P求出駐波比**,式中的S表示駐波比。
試出來的駐波 比 ,會有一定的范 圍 ,下面可以可根據不同的數值**,總結歸納的一般情況下此數值的實際意義**。
根據第二部分的公 式 ,天線的駐波比與其阻抗密切相關**,在這里我們一并進行解 析 。**
我們都知道天線系統由不同部分組成**,例如收發信機和饋 線 、饋線和天 線 、天線和自由空間之間都會有阻抗差異**,射頻信號經過這些結合處的時候**,如果差異巨大**,稱之為阻抗失 配 ,表示一部分的能量被反射回 去 。目前一般使用50歐姆的饋線進行發射信 號 ,這樣信號會完全通過天線輻射出 去 。
天線駐波比和阻抗的關系也很清 楚 ,在阻抗失配的時候**,饋線上會形成反射 波 ,反向信號和正向信號疊加后**,電波就像駐留在天線上一樣**,稱之為駐 波 。此時可以測出電波最大能量與最小能量的比值**,稱之為駐波比**(SW R ),通常用電壓駐波比VSWR來表示**。
因為駐波比也是天線的考量之一**,但是天線的好壞并不能單看駐波 比 ,天線駐波比很低并不意味著天線性能很好**,還需要考慮到其他參數**。**
例如一部分會覺得VSWR**=1都會是好天 線 ,只能說明發射機的能量可以有效地傳輸到天線系統**。但是這些能量是否能有效地輻射到空 間 ,那是另一個問 題 。
一副按理論長度作制作的偶極天 線 ,和一副長度只有1**/20的縮短型天線**,只要采取適當措施**,它們都可能做到VSW R = 1 ,但發射效果肯定大相徑 庭 ,不能同日而語**。VSWR數值相同 時 ,天線系統的狀態有很多種可能性**,因此兩根天線之間僅用VSWR數值來做簡單的互相比較沒有太嚴格的意 義 。**
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