天線有眾多重要參 數(shù) ,我們之前已經(jīng)介紹了方向圖**、極化**、增益 等 ,本期我們將圍繞天線的另一個(gè)參數(shù)駐波比展開(kāi)**,它不是一種固定參 數(shù) ,無(wú)論是在使用前還是使用中**,這個(gè)參數(shù)的變化關(guān)乎著天線的實(shí)際表 現(xiàn) ,我們進(jìn)一步對(duì)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(wú)耗傳輸線的負(fù)載 時(shí) ,在沿傳輸線產(chǎn)生的電壓駐波圖形 上 ,其最大值與最小值之比**。**
駐波比的產(chǎn)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(chǎn)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(dòng)通信系統(tǒng)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(gè)數(shù)值**,用來(lái)表示天線和電波發(fā)射機(jī)是否匹配**。如果 SWR****的值等于 1 ,則表示發(fā)射傳輸給天線的電波沒(méi)有任何反 射 ,全部發(fā)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(lái)**,最終變成熱量**,使得饋線升溫**。被反射的電波在發(fā)射臺(tái)輸出口也可產(chǎn)生相當(dāng)高的電 壓 ,有可能損壞發(fā)射機(jī)**。
天線駐波比的意義是天饋線與發(fā)射機(jī)匹配程度的指 標(biāo) 。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(shù) K = ( R - r ) /( R + r )
(K為負(fù)值時(shí)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(dāng)兩個(gè)阻抗數(shù)值一樣時(shí)**,即達(dá)到完全匹 配 ,反射系數(shù)K等于0**,駐波比為 1 。這是一種理想的狀 況 ,實(shí)際上總存在反射**,所以駐波比總是大于1 的 。
除了這個(gè)公式 外 ,下面這個(gè)也可以定義駐波比**:**
VSWR**=Vmax /Vmin**
饋線上波腹電 壓 /饋線上波節(jié)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(wú) 限 。**
作為天線的一個(gè)參 數(shù) ,當(dāng)然需要了解如何進(jìn)行測(cè)量**,在這里介紹一種較為簡(jiǎn)易的辦法**,適合在一般條件下進(jìn)行測(cè)試**。**
要測(cè)量駐波比需要一臺(tái)掃頻 儀 ,接法如圖 1 ,先將饋線的終 端 (近天線系統(tǒng)一 端 )短路**,此時(shí)由于掃頻儀輸出的信號(hào)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(shí)掃頻儀上在工作頻率范圍內(nèi)觀察到的最大幅度為b如圖 3 ,先求出反射系數(shù)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(lái)的駐波 比 ,會(huì)有一定的范 圍 ,下面可以可根據(jù)不同的數(shù)值**,總結(jié)歸納的一般情況下此數(shù)值的實(shí)際意義**。
根據(jù)第二部分的公 式 ,天線的駐波比與其阻抗密切相關(guān)**,在這里我們一并進(jìn)行解 析 。**
我們都知道天線系統(tǒng)由不同部分組成**,例如收發(fā)信機(jī)和饋 線 、饋線和天 線 、天線和自由空間之間都會(huì)有阻抗差異**,射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)這些結(jié)合處的時(shí)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(jìn)行發(fā)射信 號(hào) ,這樣信號(hào)會(huì)完全通過(guò)天線輻射出 去 。
天線駐波比和阻抗的關(guān)系也很清 楚 ,在阻抗失配的時(shí)候**,饋線上會(huì)形成反射 波 ,反向信號(hào)和正向信號(hào)疊加后**,電波就像駐留在天線上一樣**,稱之為駐 波 。此時(shí)可以測(cè)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(lái)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(shù)**。**
例如一部分會(huì)覺(jué)得VSWR**=1都會(huì)是好天 線 ,只能說(shuō)明發(fā)射機(jī)的能量可以有效地傳輸到天線系統(tǒng)**。但是這些能量是否能有效地輻射到空 間 ,那是另一個(gè)問(wèn) 題 。
一副按理論長(zhǎng)度作制作的偶極天 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**,它們都可能做到VSW R = 1 ,但發(fā)射效果肯定大相徑 庭 ,不能同日而語(yǔ)**。VSWR數(shù)值相同 時(shí) ,天線系統(tǒng)的狀態(tài)有很多種可能性**,因此兩根天線之間僅用VSWR數(shù)值來(lái)做簡(jiǎn)單的互相比較沒(méi)有太嚴(yán)格的意 義 。**
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