駐波表-功率計

    天線系統的駐波比的大小對發射效率有很大影響，駐波比過大就會有很大的功率被反射，在饋線中有往返傳輸，造成額外損耗，或者異常電壓或者異常電流，是發射機不能正常工作甚至損壞。
    衡量反射大小的量稱為反射係數，常用γ或ρ表示，為了討論簡單，我們假設負載阻抗為純電阻。反射係數定義為：反射電壓波比入射電壓波。參考圖1，ρ還可定義為下式：
ρ=(RL-RO)/(RL+RO)
    其中，RO為傳輸特性阻抗,RL為負載阻抗。
    當RO=RL,則ρ=0,稱為匹配狀態。
    如果RL為開路或短路，則ρ分別等於+1或-1,稱為全反射。
 
    用反射係數可以完善地描述傳輸系統的匹配狀態，但測量其駐波比（SWR）更為簡單和直觀。
    我們知道，在匹配狀態下，高頻電磁能量全部流入負載，不存在反射。這時傳輸線上的各個位置上的電壓振幅不變，不存在駐波，稱為行波狀態。因而在失配時，由於有反射波與入射波在傳輸線上互相疊加，使線上各點的振幅呈現有規律的起伏，稱駐波狀態，如圖2所示。
 
    駐波比定義為：SWR=U_最大/U_最小 ，SWR與的關係為：
SWR=(1+︱ρ︱)/(1-︱ρ︱)
    當無反射時，SWR=1, 當全反射時，SWR=∞。
    當RO=50Ω時，則RL=100Ω或RL=50Ω都會使SWR=2,此時，ρ=1/3，相當於有1/3的入射電壓被反射回來。
    測量駐波比的方法有測量線法、反射計法、網路分析儀法及高頻阻抗電橋法等，但這些儀器往往不適於在線連續測量天（天線）饋（饋線）系統。專用於測量天饋系統的儀器是駐波表及功率計。下面就介紹這種儀器的原理、製作、校準及其使用方法。
    駐波表是基於交流電橋的原理，與常規電橋不同之處是：駐波表是按被測傳輸系統的特性阻抗值（例如50Ω）而設計的；它可以讀出入射功率和反射功率，可以串接在發射機與天饋線之間而不必取下來。其基本原理如圖3所示。
 
    交流互感器T為電橋的一個臂,C1和C2組成的分壓器為電橋的另一個臂。跨與C2上的電壓與傳輸線上的電壓相同。如果所加負載等於電橋的設計電阻值，則C2及R上的電壓相等，相位相同，於是高頻電壓表指示為零(即SWR=1)。這時，電橋滿足了平衡條件。
    由於分佈參數影響設計的準確程度，常選C1或C2為可調電容。
    當所接負載偏離電橋的設計阻抗時，電橋平衡條件會因Z的改變而被破壞,電錶就產生讀數。這個讀數和反射電壓的絕對值有對應關係。
    為了讀取入射電壓只需將互感器的次級反接。如果電壓表是按功率刻度，則此表即可測量入射和反射功率了。凈功率為兩種功率之差。測量SWR時首先置於入射功率測量狀態，調整表頭的靈敏度使指針指向滿度，然後置於測反向功率狀態，則可在表上直讀SWR值。
SWR=(入+反)/（入-反）
    實際的SWR表有許多方式，常見的有三種：一種是利用磁環繞製成互感器的方式，即集總參數方式；第二種是用印刷電路板的微帶線方式；還有一種是同軸線方式，后兩種稱為分佈參數方式。

磁環互感器式駐波表的實際製作：
    圖4是典型電路，虛線上部為取樣部分，所有引線要求儘可能短，並且最好放在屏蔽盒中。虛線下面為指示電路部分，這部分對有不同方式的SWR表沒有大的區別，其結構可以任意，甚至可以放在另外一個機殼中。這種表可以工作在1.5~150MHz範圍,功率量程可以設置為10W、100W、1000W等。
 

製作要點：
    互感器是一隻內徑約為Φ8的高頻磁環，套在一小段同軸電纜之上，電纜的芯線直接焊在同周電纜插座上，同軸線的外導體只起屏蔽和去耦作用，而不應流通高頻電流，必須僅某一端接地。
    磁環上均勻的用Φ0.6漆包線繞20匝左右。二極體必須採用鍺高頻管或正向壓降極小的熱載流子二極體，如採用硅管將對低功率狀態下小的SWR反應不靈敏。為了能夠測量SSB時的峰值功率，電路中採用了6.8μF的濾波電容，此電容可在5~10μF間選用，但要求兩支電容容量相同。本表可以採用一直流表頭用單刀雙拋開關切換，也可以選用雙錶針表頭。這種表頭有兩個表心，一個指示正向功率一個指示反向功率，兩隻表頭的交點可直接讀出值SWR，十分方便。
    此實際電路與前述的原理電路完全一致的，只不過利用二極體和表頭組成的檢波電路充當高頻電壓表，又利用高頻扼流線圈RFC檢波得到的直流電壓引到表頭一端，一方面將電錶電路與高頻部分隔離，避免了電錶引線等分佈參數對電橋的影響，另一方面為二極體電流提供正常的直流通路。同時，巧妙地設計了正反向測量共用一個互感器次級。
    C4上的直流電壓，是R上的高頻電壓與C4上高頻電壓之和的檢波結果，它反應了入射電壓的大小，從而可以在表頭上讀出入射功率。