天線的阻抗分析與測(cè)試

在一般天線制作中，由于阻抗關(guān)系到天線的匹配，也就關(guān)系到天線的駐波，所以，通常把駐波調(diào)小，阻抗也就基本正確了。在天線的工程檢驗(yàn)中，通常也只需要關(guān)心駐波比就可以了。

但是在研制、生產(chǎn)天線時(shí)，為了明確調(diào)試的方向，提高調(diào)試的速度和精度，需要測(cè)試天線的阻抗。

阻抗和駐波不同，通常說的駐波是標(biāo)量參數(shù)，它與相位沒有什么關(guān)系。而阻抗是矢量參數(shù)，它與相位有直接的關(guān)系。測(cè)阻抗其實(shí)就是測(cè)反射的相位，相位測(cè)量的準(zhǔn)確度關(guān)系到阻抗的準(zhǔn)確度。

但是，我們通常很難把天線的饋電點(diǎn)直接連接到儀器上，只能把儀器接在饋線的另一端。而饋線是有長(zhǎng)度的，信號(hào)經(jīng)過饋線，相位就會(huì)變化。例如，10MHz的信號(hào)，波長(zhǎng)是30米。這個(gè)信號(hào)經(jīng)過電長(zhǎng)度為7.5米的饋線，相位就要移動(dòng)90度。在測(cè)試時(shí)，信號(hào)兩次經(jīng)過了饋線，相位就會(huì)移動(dòng)180度。通俗的說，如果天線是容性的，測(cè)出來就是感性。如果天線是感性的，測(cè)出來就是容性。

饋線長(zhǎng)度較短時(shí)，相位移動(dòng)會(huì)少一些，造成的誤差減少。但是，短波天線架設(shè)得一般都比較高，饋線總是比較長(zhǎng)的。即使1米長(zhǎng)的饋線，在10MHz也會(huì)導(dǎo)致30度左右的總相移，測(cè)試結(jié)果仍然是完全錯(cuò)誤的?？刹豢梢杂秒婇L(zhǎng)度為二分之一波長(zhǎng)的饋線來讓相位剛好轉(zhuǎn)360度，從而消除影響呢?原理上當(dāng)然沒問題，但是，準(zhǔn)備二分之一的饋線是件麻煩事，其次，由于每個(gè)頻率的波長(zhǎng)不一樣，所以只有特定頻率能剛好轉(zhuǎn)360度，也就是說測(cè)試結(jié)果只能在特定頻率有效。

測(cè)試天線的阻抗時(shí)，就必須要想其它辦法。以下是一個(gè)例子：

首先看相位，測(cè)饋線電長(zhǎng)度。如果有條件把饋線從天線上取下最好，如果不能取下，找遠(yuǎn)離天線諧振點(diǎn)的頻率來讀取就行了，這里測(cè)得饋線電長(zhǎng)度約5.29米。

如果要求嚴(yán)格的話，可以再測(cè)出饋線的損耗。如果能用雙端口法最好，如果不方便，也可以用單端口，取損耗的較小處，這里測(cè)得約1.1dB@109MHz。

然后我們先看看假設(shè)不消除饋線影響，得到什么結(jié)果(天線是144MHz的)

這是圓圖

這是阻抗

如果不牢記“有饋線則不準(zhǔn)”原則，很容易被上述錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)欺騙。

現(xiàn)在我們來把饋線消掉。首先把剛才測(cè)得的饋線電長(zhǎng)度和損耗(回?fù)p的二分之一)告訴儀器

然后得到基本正確的測(cè)量結(jié)果。

這是修正以后的相位

這是修正以后的圓圖

這是修正以后的阻抗

差別很大吧!如果按照沒有修正的結(jié)果來調(diào)試天線，就有可能南轅北轍了。

用饋線補(bǔ)償?shù)姆椒▉硐`差，可以得到基本準(zhǔn)確的結(jié)果，能滿足一般需要。如果想精確的消除饋線影響，可以在饋線末端校準(zhǔn)，正規(guī)的矢量天線分析儀都帶有校準(zhǔn)功能。

這篇文章之所以沒有用校準(zhǔn)的方法來消去饋線，是為了更直觀的體現(xiàn)饋線對(duì)相位的影響及其消除的原理。在制作天線時(shí)，原則上應(yīng)該在天線的饋電點(diǎn)測(cè)量。以前這種測(cè)量很困難，現(xiàn)在不必真的在饋電點(diǎn)去測(cè)，就能夠推算出在饋電點(diǎn)測(cè)量時(shí)的數(shù)據(jù)。如果天線前面存在巴倫或阻抗變換器，也可以在巴倫或者阻抗變換器的端口上測(cè)量，但最好的辦法是把儀器接在這些變換器前面，然后在變換器后面進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)正確的情況下，短路或開路反射相頻特性應(yīng)當(dāng)是一個(gè)比較穩(wěn)定的角度。此時(shí)再接到天線的饋電點(diǎn)，就能反映真實(shí)的情況。

　　審核編輯：湯梓紅