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如何理解天線駐波比--飛宇信
發(fā)布時(shí)間：
2019-08-05 16:49
電壓駐波比（VSWR）是射頻技術(shù)中最常用的參數(shù)，用來(lái)衡量部件之間的匹配是否良好。
首先會(huì)想到測(cè)量一下天線系統(tǒng)的駐波比是否接近1:1，如果接近1:1，當(dāng)然好。常常聽(tīng)到這樣的問(wèn)題：但如果不能達(dá)到1，會(huì)怎樣呢？駐波比小到幾，天線才算合格。VSWR及標(biāo)稱阻抗發(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。如果發(fā)射機(jī)的阻抗不同，要求天線的阻抗也不同。
在電子管時(shí)代，一方面電子管本輸出阻抗高，另一方面低阻抗的同軸電纜還沒(méi)有得到推廣，流行的是特性阻抗為幾百歐的平行饋線，因此發(fā)射機(jī)的輸出阻抗多為幾百歐姆。而現(xiàn)代商品固態(tài)無(wú)線電通信機(jī)的天線標(biāo)稱阻抗則多為50歐姆，因此商品VSWR表也是按50歐姆設(shè)計(jì)標(biāo)度的。
影響天線效果的最重要因素：諧振讓我們用弦樂(lè)器的弦來(lái)加以說(shuō)明。無(wú)論是提琴還是古箏，它的每一根弦在特定的長(zhǎng)度和張力下，都會(huì)有自己的固有頻率。當(dāng)弦以固有頻率振動(dòng)時(shí)，兩端被固定不能移動(dòng)，但振動(dòng)方向的張力最大。中間擺動(dòng)最大，但振動(dòng)張力最松弛。這相當(dāng)于自由諧振的總長(zhǎng)度為1/2波長(zhǎng)的天線，兩端沒(méi)有電流（電流波谷）而電壓幅度最大（電壓波腹），中間電流最大（電流波腹）而相鄰兩點(diǎn)的電壓最小（電壓波谷）。
我們要使這根弦發(fā)出最強(qiáng)的聲音，一是所要的聲音只能是弦的固有頻率，二是驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的張力與擺幅之比要恰當(dāng)，即驅(qū)動(dòng)源要和弦上驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的阻抗相匹配。具體表現(xiàn)就是拉弦的琴弓或者彈撥的手指要選在弦的適當(dāng)位置上。我們?cè)趯?shí)際中不難發(fā)現(xiàn)，拉弓或者撥弦位置錯(cuò)誤會(huì)影響弦的發(fā)聲強(qiáng)度，但稍有不當(dāng)還不至于影響太多，而要發(fā)出與琴弦固有頻率不同的聲響卻是十分困難的，此時(shí)弦上各點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)十分復(fù)雜、混亂，即使振動(dòng)起來(lái)，各點(diǎn)對(duì)空氣的推動(dòng)不是齊心合力的，發(fā)聲效率很低。
天線也是同樣，要使天線發(fā)射的電磁場(chǎng)最強(qiáng)，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，效果會(huì)略受影響，但是如果天線與信號(hào)頻率不諧振，則發(fā)射效率會(huì)大打折扣。所以，在天線匹配需要做到的兩點(diǎn)中，諧振是最關(guān)鍵的因素。在早期的發(fā)信機(jī)，例如本期介紹的71型報(bào)話機(jī)中，天線電路只用串聯(lián)電感、電容的辦法取得與工作頻率的嚴(yán)格諧振，而進(jìn)一步的阻抗配合是由線圈之間的固定耦合確定死的，在不同頻率下未必真正達(dá)到阻抗的嚴(yán)格匹配，但是實(shí)際效果證明只要諧振就足以好好工作了。因此在沒(méi)有條件做到VSWR絕對(duì)為1時(shí)，業(yè)余電臺(tái)天線最重要的調(diào)整是使整個(gè)天線電路與工作頻率諧振。
天線的駐波比和天線系統(tǒng)的駐波比
天線的VSWR需要在天線的饋電端測(cè)量。但天線饋電點(diǎn)常常高懸在空中，我們只能在天線電纜的下端測(cè)量VSWR，這樣測(cè)量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)而電纜為50歐姆時(shí)，測(cè)出的VSWR值會(huì)嚴(yán)重受到天線長(zhǎng)度的影響，只有當(dāng)電纜的電器長(zhǎng)度正好為波長(zhǎng)的整倍數(shù)時(shí)、而且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。但即便電纜長(zhǎng)度是整倍波長(zhǎng)，但電纜有損耗，例如電纜較細(xì)、電纜的電氣長(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還是會(huì)比天線的實(shí)際VSWR低。
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現(xiàn)在天線已隨處可見(jiàn)，它已與我們的日常生活密切相關(guān)。例如，收聽(tīng)無(wú)線電廣播的收音機(jī)需要天線，電視機(jī)需要天線，手機(jī)也需要天線。在一些建筑物、汽車(chē)、輪船、飛機(jī)上等都可以看見(jiàn)各種形式的天線。
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