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VSWR对天馈线系统的影响 - 无图版

hansen --- 2007-12-04 15:10:26

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VSWR对天馈线系统的影响

                                 69032部队  蒋国群 高树发 鲁新灵

 

摘 要:本文主要针对发信天线 VSWR的变化对发信效率、设备的影响和利用电压驻波比计表值的变化检查天馈线系统是否出了故障及架设天线时应注意的几点方法。
关键词: VSWR 行波驻波 电波传输 天馈系统

前言:无线通信中,在选择收发信天线时我们常常可以注意到VSWR(电压驻波比)这一技术指标,有的天线VSWR标注为1.5 :1 、有的标注2 :1 、还有的标注2.5 :1等,它是衡量发信系统是否高效工作的一个重要参数。在物理学中,电压驻波比是指传输线处于行波工作状态时,电压振幅最大值与最小值比值的绝对值,是一个表示传输线上驻波成分多少的参数,电压驻波比越大,表示传输线上所含的驻波成分越多,也就是反射波越大。实际工作中我们总希望电压驻波比越小越好(理想值为1),但在实际应用中, 由于各方面的因素,不可能达到理想的状况,该值一般只能做到1.5—2.5之间。
一、 为什么要讨论VSWR
  VSWR的理想值是1,如果VSWR的值过高,不仅会降低发信系统的工作效率,有时甚至给发信设备和天线馈电系统带来危害。
  VSWR值高,则说明天线馈电中反射波的成分多,发射机的输出功率相当一部分被反射回来而没有由天线发射出去,因而降低了发信机发射效率。
  VSWR值过高,会损坏发信设备。多数发信机VSWR不能过高,因为如果反射的功率大了,易使发信设备产生自激或过载。在现代短波电台中为了保护机器,都设计有失谐保护功能和VSWR保护措施,尽管当VSWR过高时会启动设备的保护措施自动降低发射功率,但有时过高的VSWR仍会损害发信设备。
  VSWR值很高,会损坏天馈系统。当VSWR值很高时,反射波在天线和发射机之间来回反复时会丧失一部分能量而转化为热能损耗了,这一部分热量增加了馈线对热损耗的承受能力,会产生破坏作用。 在特殊的情况下,很高VSWR会引起高电压在馈线的连接处产生电弧,特别是连接点接触不好和长久失修生锈的地方,电弧若穿过馈线绝缘体的连接处或绞合处,则会降低该处的耐压参数,该地方会被以后更低的电弧击穿,因而很高的VSWR会破坏天馈线系统的技术指标,减少天线系统的使用年限。
二、影响VSWR的主要因素
  按照传输线的工作原理,如果要将发信能量高效的发射到空中,必须做到能量在馈电系统中传输时不损耗或损耗甚小,然而实际工作中并非理想化,实际工作的发信系统中有很多影响VSWR的因素,如馈线中存在的阻抗突变点、馈线与其它设备的连接点接触不良、跳线的转折角度不和适、馈线制作时设计的标准技术参数没能保证、馈线与无关导体靠近的地方、发信机与馈线失配、馈线与天线失配等,这些都会使电波在传输线上产生损耗和造成能量吸收,近而影响系统的VSWR。
三、则量VSWR的主要方法
  目前部队正在使用的发信设备中,大多数设备面板上都配有VSWR表或VSWR指示,操作人员可以通过该表当前指示的大小来分析馈电系统,以次来判断馈电系统是否工作良好、发信机是否高效工作。
四、利用VSWR的变化检查天馈系统
  因设备的VSWR表是串接在天线回路中的,所以在参考VSWR正常值的基础上,任何情况下的VSWR的突升都意味着天馈系统出了毛病,都可通过VSWR发生的异常变化来帮助我们分析判断天馈系统是否出了故障。
  VSWR数值不稳定:特别是在有风的情况下,VSWR变化更没有规律,遇到这种情况很可能是天线连接不可靠,请检查发射机、天线和馈线三者之间以及馈线接头处的连点。另外,天线地钉接地不可靠造成的“虚地”,是影响天线性能普遍存在的问题,因此在沙漠或岩石上架设天线时切不可将地线挂在石块或树枝上。在野外驻训和野外紧急开通工作时易出现此类故障。
  VSWR突然变得很高了:这种情况多发生操作员在不正确的波段上操作或是天线杆倒了,也许是天线被天线周围的什么不该靠近的短路体(如树枝、导线什么的)短路了,使得本来正常的天线系统变得不规则了,远离了匹配点。另外,带有天线匹配器结构的天线,其中的某一只损坏了,虽然天线仍可工作,但VSWR却升高了,电台发射的效率也降低了。再有,天线加装反射地网的接地线或集束地线接触不良的,也会引起VSWR的升高,电台输出功率下降。
  VSWR读数特别的大:遇到这种情况应检查天线是否开路或短路了。对正在工作的设备,应立即关机,停止工作!如此时为验证发信机VSWR是否特别的大,只能快速目读一下驻波表即可,修复后再开机工作。
  VSWR表随时间下降:这是因为天馈线的某一处短路了,电波能量在短路处以热能方式被散发掉了,所以设备的驻波表读数在降低。
五、如何降低VSWR值
  除选择与主机匹配性能良好的天线外,最有效的方法也是最常用的方法,就是在发射机的一端增加匹配网络(所谓的匹配网络就是电台与天线之间连接的天线调谐器,天线调谐器可视为一个可变的天线特性阻抗)。通过匹配网络来人为的实现发射机与终端负载(天馈系统)的匹配,以达到减小VSWR的目的。
六、结束语
  VSWR的升高对天线和设备会带来各种不利的影响甚至是损坏,通常情况下,一付天线架设好后都要进行VSWR检测和定期检测,可在全频段内或工作频段内每隔0.5MHZ检测一个频点,若天线正常其电台输出功率应大于额定功率的90%以上。
另外,由于地面导电率对天线有一定的影响,特别是伞形结构天线和多阵子倒“V”型架设的天线,在不同场地测试VSWR时会受到影响,其次射频电缆长度变化过大VSWR也会受到影响,但不论怎样选择和架设天线VSWR都不应超过2.5。所以,正确选择天线场地和架设一付好的天线对减少VSWR都是非常必要的。

参考资料:

1、电波传播与通信天线 (解放军出版社)1985.1
2、短波宽带天线技术资料 (北京米格通信技术有限公司)
3、外军电信动态 (1991.第四期)

[hansen 在 2007-12-4 15:12:19 编辑过]

shigandang --- 2008-01-02 21:25:33

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太概括了

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