使用Rigol DSA815測(cè)量VSWR技術(shù)介紹

電壓駐波比(VSWR)是參考標(biāo)準(zhǔn)50歐姆電阻阻抗測(cè)量任何RF元件，子組件，儀器的阻抗匹配。它通常表示測(cè)量的阻抗與50歐姆的比率。例如，如果天線在特定頻率下測(cè)量的VSWR為2：1，則這可能表示天線阻抗為100或25歐姆(阻抗偏離50歐姆兩倍或一半)。本文討論如何使用Rigol DSA815進(jìn)行此測(cè)量。例如，天線在諧振時(shí)可以測(cè)量為1.3：1。這通常表示為VSWR為“1.3”。

為了使用Rigol DSA815進(jìn)行這些測(cè)量，它必須具有跟蹤發(fā)生器選項(xiàng)。如果您沒(méi)有此選項(xiàng)，則可以使用跟蹤生成器功能測(cè)量回波損耗(RL)。我將解釋如何使用這兩種方法。

回?fù)p方法

當(dāng)不包括VSWR選項(xiàng)時(shí)，此方法是一種替代方法。所需要的只是測(cè)量回波損耗(以dB為單位)并使用它來(lái)計(jì)算使用公式1的VSWR。

因?yàn)榛夭〒p耗將以dB為單位顯示在分析儀上，使用Mini-Circuits(PDF)提供的回波損耗與VSWR的關(guān)系圖更容易。

VSWR小于1.5：1被認(rèn)為是一種相當(dāng)好的阻抗匹配。這相當(dāng)于約14 dB的回波損耗。例如，2：1的VSWR(某些應(yīng)用程序過(guò)多的不匹配)等于9.54 dB的回波損耗。

圖1 - 回波損耗的測(cè)量設(shè)置。

您需要一個(gè)小型電路ZF-DC-5 20 dB耦合器或同等產(chǎn)品。將CPL端口與DSA815 RF輸入之間的短同軸電纜和OUT端口連接到跟蹤發(fā)生器Gen輸出端口。要測(cè)量的設(shè)備將連接到耦合器的IN端口，但要等到標(biāo)準(zhǔn)化程序后連接它。

根據(jù)需要設(shè)置頻率限制。將分辨率帶寬調(diào)整到大約30 kHz左右，以獲得更好的動(dòng)態(tài)范圍。按主面板上的TG，然后按軟鍵中的TG On，Normalize，Stor Ref和Normalize On。這將在零dB參考時(shí)在屏幕頂部顯示標(biāo)準(zhǔn)化(直線)線。如果您想將此行向下移動(dòng)，請(qǐng)使用Norm Ref Lvl和調(diào)整旋鈕根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置。

接下來(lái)，將要測(cè)量其端口的設(shè)備(天線等)連接到IN端口耦合器直接在屏幕上以dB為單位讀出回波損耗。

在圖1的例子中，我使用一個(gè)小方形的鋁箔作為被測(cè)量的單極天線的平衡器。我將伸縮天線延伸到27英寸的全高度。通過(guò)使用標(biāo)記，您可以測(cè)量共振頻率和回波損耗。請(qǐng)注意，經(jīng)典的“回波損耗”是一個(gè)正數(shù)，但在分析儀上表示為負(fù)數(shù)。為了這個(gè)測(cè)量的目的，只需忽略“減號(hào)”。還要注意，108和130 MHz的初級(jí)(雙)諧振，以及338,561,780和1,000 MHz的奇次諧振。通過(guò)將標(biāo)記移動(dòng)到130 MHz，我們可以讀取18.07 dB的回波損耗。從Mini-Circuits圖表中，我們看到這相當(dāng)于1.29：1的VSWR。

圖2 - 屏幕截圖顯示諧振天線的回波損耗。注意奇數(shù)階(x3，x5，x7，x9)頻率的附加共振。

VSWR方法

VSWR方法需要激活VSWR選項(xiàng)。這可以隨時(shí)添加，因?yàn)樗鼉H僅是用戶激活的軟件許可證。還有一個(gè)可選的VSWR耦合器可直接連接到Gen輸出和RF輸入端口。

圖3 - 使用的測(cè)量設(shè)置VSWR選項(xiàng)與回波損耗測(cè)量實(shí)際上相同。只是分析儀將直接讀出VSWR。

要使用VSWR測(cè)量選項(xiàng)，請(qǐng)根據(jù)需要設(shè)置頻率限制，然后將分辨率帶寬設(shè)置為30 kHz左右，以獲得更好的動(dòng)態(tài)范圍。確保要測(cè)量的設(shè)備與IN耦合器端口斷開(kāi)連接。按主鍵盤(pán)上的Meas按鈕，然后按VSWR On(軟鍵)。然后按主鍵盤(pán)上的Meas Setup和Cal Open。連接要測(cè)量的設(shè)備并按VSWR(軟鍵)。

將顯示三條跡線。底部的黃色跡線是XXX，紫色跡線是參考跡線，綠色跡線是回波損耗。這是用于計(jì)算反射系數(shù)和VSWR的反射系數(shù)和VSWR，它將顯示在屏幕的下半部分。很多時(shí)候，我會(huì)使用Ref Lvl來(lái)調(diào)整屏幕下方的兩條下部跡線，因此只顯示綠色回波損耗跡線。通過(guò)在每個(gè)諧振點(diǎn)放置標(biāo)記，該表將顯示多達(dá)四個(gè)VSWR測(cè)量值。例如，您可以在諧振時(shí)設(shè)置一個(gè)標(biāo)記，在VSWR為1.5：1時(shí)設(shè)置頻率上限和下限，以確定天線的可用帶寬。

圖4 - VSWR測(cè)量的屏幕截圖，顯示了幾個(gè)帶有回波損耗表和相關(guān)VSWR計(jì)算的標(biāo)記。

摘要

Rigol DSA815TG具有驚人的價(jià)值，內(nèi)置(可選)跟蹤發(fā)生器，可以進(jìn)行多項(xiàng)額外測(cè)量，正如我在過(guò)去的文章中所描述的那樣(參見(jiàn)參考文獻(xiàn))。雖然帶有跟蹤發(fā)生器的基本模型可用于計(jì)算VSWR，但購(gòu)買(mǎi)VSWR選項(xiàng)可以更直接地讀取VSWR，從而使測(cè)量變得更加容易。