一:磁環(huán)互感法的功率駐波比表原理
(如圖)首先分析它的高頻電路。把它畫成等效電路來分析。設(shè)正向電壓為U入、反向電壓為U反。在a、b兩點上,為什么能得到獨立的U入和U反電壓呢?如果U入和U反的電壓不能單獨的分離出來,是不能進行正向波、反向波的測試的。首先要從傳輸線L1上取出U入和U反電壓。當L1上有高頻電流通過時,必然在高頻變壓器T的次級線圈L2上產(chǎn)生一感應(yīng)電動勢。
e=j(luò)ωMI
這個電動勢e在高頻變壓器T及R1、R2中形成高頻電流i。回路中電流的大小,完全取決T的感抗L。
R=R1+R2
而傳輸線L1上每個點上都有下列關(guān)系:
U=U入+U反 I=I入-I反————(1)
傳輸線上各點的阻抗都是一樣的。
所以,網(wǎng)絡(luò)中的電流在阻值R1=R2上的電壓為;電容器C1與C2組成分壓器,K為分壓比。C2上分得的電壓為U3。
U3=KU=K(U入+U反)—————(4)
因C3、C4的分壓比相等于C1與C2的分壓比:
U4=K(U入+U反)
現(xiàn)設(shè): U3=U3/2 ,U4=U4/2。
現(xiàn)設(shè)分壓比K使之等于MR/LZc,并把U1和U3、U2和U4分別相加,因U1經(jīng)檢波后在a點上得1/2U1,同理U2在b點上得1/2U2。
則a點電壓為:1/2U1+1/2U3=1/2U入-1/2U反+1/2U入+1/2U反=U入
b點電壓為:-1/2U2+1/2U4=-1/2U入+1/2U反+1/2U入+1/2U反=U反
圖3是用電阻分壓的磁環(huán)互感法制作的功率駐波表電路原理圖。首先還是對電原理圖進行分析,它的高頻回路等效為圖4。由圖4中看出,R1=R2 所以U1=U2 根據(jù)公式(3)可知;
電阻R3、R4構(gòu)成分壓比K
U3=KU=K(U入+U反)
現(xiàn)令分壓比K等于MR/LZc ,并把U3和U1,U2相加就得出:
U4=U1+U3=KU入-KU反+KU入+KU反=2KU入
U5=U2+U3=-KU入+KU反+KU入+KU反=2KU反
經(jīng)過上述證明a,b兩點已把U入,U反分離出來a點得U入、b點得U反。U入、U反分別經(jīng)過檢波兩極管后,成為直流成分。兩極管只有一端有高頻成分,濾波回路改成PC的低通濾波法是可以的。
二:制作調(diào)試與安裝工藝
圖1,圖3兩種電路的印刷板的尺寸都是70mm×40mm。使用單面板手工刻制。請參照圖5:
圖中高頻變壓器中的L1,是用Φ2.2mm的一根漆包線,直接貫穿磁環(huán),兩端分別在M型的插座上。印刷板的中心線部位挖出的方洞,其作用是磁環(huán)的磁力線不被銅箔的“地”屏蔽掉。磁環(huán)在中心線的部位滑動,有微調(diào)電感的作用。對調(diào)零點(REF擋)有作用。
磁環(huán)用黑白電視機的天線匹配的雙孔磁環(huán),這雙孔環(huán)事先要改成單孔環(huán),去掉棱角打磨光滑后再用。電阻分壓的(圖3中)磁環(huán)可以用導(dǎo)磁率=20、Φ10的磁環(huán)。L2是用Φ0.15的漆包線先均勻繞50T。電容本應(yīng)使用管狀的涂有深藍色的高壓電容,但現(xiàn)在難找到。本文中用的是60伏的獨石電容器。高扼圈用色碼電感即可,兩極管用1N60,用萬用表R*1K檔配對。手刻印刷板時,要注意線條的對稱性。功率表上用的微調(diào)電阻,要事先焊在條形的印刷板上,再把它固定在波段開關(guān)的兩根長螺絲上。電位器用2瓦的。表頭為100微安。
印刷板的接地是用Φ1.5mm的銅線做成支架,焊在M型插座的螺絲上,電路的接地導(dǎo)線要統(tǒng)一匯總后,焊在印刷板中心線的位置上。調(diào)試前,應(yīng)對電路的構(gòu)成有一定的認識。例如圖1最后整合成一電橋電路,它是利用平衡原理進行測量的,圖6是電原理圖。
三:駐波表的調(diào)整
圖1電路的調(diào)整:
在圖中看到要想電橋平衡,因C1、C2、R均為固定值,只有改動高頻線圈L2的圈數(shù)才能使電橋平衡。而有些資料強調(diào)要調(diào)整兩只分壓電容來調(diào)平衡,實踐證明微調(diào)分壓電容,雖有作用,也只是微量的變化,而調(diào)整線圈卻可大幅度的調(diào)整平衡。磁環(huán)的材質(zhì)在這里尤為重要。筆者試用過幾種國產(chǎn)磁環(huán),有些高頻磁環(huán)雖能在29.6兆赫芝工作,但放在駐波表里就不靈了。平衡到一定程度后,銳點就沒了,反復(fù)加減圈數(shù)也無效,怎么也不能把REF檔的電流調(diào)到表頭的零點位置。(此時也可多找?guī)追N磁環(huán)試試)
圖1電路使用黑白電視機天線匹配器的雙孔磁環(huán),將其改成單孔磁環(huán)使用效果較好。先在磁環(huán)上用Φ0.15的漆包線平繞50T,用遞減圈數(shù)的辦法找REF擋的的零點。輸入20瓦的7~14兆赫芝的CW信號,輸出端接一40瓦50歐姆的假負載。每注入一次信號,都要在FWD檔(正向檔)調(diào)RW使表頭滿度。然后,迅速打到REF檔(反向檔)看表針回落的位置。如指針偏高時,可拆去L2,5T左右重新打正向檔再輸入CW信號,并利用RW調(diào)好滿度,再打到反向檔看表針的位置。這時,會發(fā)現(xiàn)回落值比第一次多了,即表針向左邊移動的數(shù)值大了,與零點的位置距離小啦。這是路子對頭,接著可以重復(fù)上次的調(diào)整方法調(diào)下去。當表針指到5uA左右,放慢速度,一圈一圈的拆。在調(diào)整中,要不時地變動磁環(huán)在L1上的位置,變換它的靜止姿態(tài),這都是影響到零點位置的因素,還不要忘記同時調(diào)正其中一只瓷質(zhì)微調(diào),(作用小)而另一只瓷質(zhì)微調(diào)不起作用。反復(fù)多次后,表針在反向檔位就可進入零值。
接著是顛倒調(diào)整。即在輸出端接入CW信號,而在輸入端接上假負載,原正向檔(FWD檔)變成了反向檔,原反向檔(REF檔)變成正向檔,因電路是對稱的,這次調(diào)正方法簡單一些了。首先調(diào)動一次滿度,而后打到反向檔(它是第一次調(diào)整用的正向檔)看表針回落的情況,還要調(diào)整一下原第一次調(diào)整時不起作用的那只瓷微調(diào),讓表針盡量回零。圖1電路的調(diào)整結(jié)束。
圖3電路的調(diào)整:
電路中的1K歐姆的電位器,在反向檔調(diào)零時對調(diào)零值作用很大。高頻變壓器的位置不要事先固定!L1與L2之間(磁環(huán)孔中)要用高耐壓的絕緣綢墊好,借以提高耐壓程度,并用蜂臘在調(diào)好后把磁環(huán)固定住。還有一點教訓(xùn)是零點調(diào)好后,迅速固定且不能再動任何部位了,如果這時剪短線圈引線長度、重新繞線圈換粗線等都會使平衡條件破壞,最佳點是沒有重復(fù)性的。圖中的a點是做正向電壓測試,也可做反向電壓的測試。它取決于L2的繞向,想改變繞向只有取下磁環(huán)重繞,只改變線頭、線尾的焊接位置對方向無效。相比之下,圖3電路調(diào)整順手。因是大功率電阻從天線上分壓,可測大功率,擊穿元件的可能性比較小
四:繪制表盤刻度
在國內(nèi)的刊物中,沒有找到定度的規(guī)律,駐波比是一函數(shù)的關(guān)系,在表盤的指示是不均勻的變化,刻度是非線性的。駐波比的刻度公式;
SWR刻度=表頭滿電度流× SWR-1/SWR+1刻畫功率的公式:
附表2、3給出了100微安表的表盤刻度畫法請參照。刻畫功率刻度時,最好依一塊標準表為參考。
例如:輸入一標準10瓦CW的功率,可校10瓦檔。輸入一標準40瓦CW功率,可校100瓦檔。輸入一標準100瓦功率,可校1000瓦檔。但校正這檔時,有些問題要注意,假負載要能承受在于100瓦的功率,主機開到100瓦CW功率時,會引出其他問題,這都要考慮到。圖1的承受功率200瓦,圖3的承受功率在400瓦左右,但不易長時間的工作。國產(chǎn)成品的功率表,在說明書中也曾告訴使用者,在1000瓦檔最高可測400瓦。
功率 | 表盤讀數(shù)(100uA) |
10 | 31.6 |
20 | 44.7 |
30 | 54.7 |
40 | 63 |
50 | 70.7 |
60 | 77.4 |
70 | 83.6 |
80 | 89.4 |
90 | 94.8 |
100 | 100 |
駐波比 | 表盤讀數(shù)(100uA) |
1.2 | 9 |
1.3 | 9.1 |
1.4 | 16.6 |
1.5 | 20 |
2 | 33.4 |
3 | 50 |
DIY駐波表不僅節(jié)省了資金,更重要的是鍛煉了我們動手的能力,使我們學(xué)到了知識。當你用這塊自制的儀表檢測設(shè)備工作狀態(tài)時,擺動的表針指示出了我們DIY的能力,而使我們有一種自豪感。此時已往的辛勞就化成了無比的喜悅!
祝朋友們試驗成功!