SWR 功率計 – 它是什麼以及如何使用它

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什麼是 SWR 功率計？

SWR 功率計代表駐波比功率計，它是一種用於測量傳輸線或發射機饋線中駐波比 (SWR) 的測量儀器。它也稱為VSWR或ISWR。有不同型別的 SWR 功率計可用，但是所有 SWR 功率計的工作原理都是相同的。在本文中，我們將討論 SWR 功率計及其工作原理和應用。

SWR 功率計測量發射機饋線與其天線（負載）之間失配的程度。此測量用於瞭解系統中阻抗匹配的有效性。

SWR 功率計提供有關反射回發射機的射頻 (RF) 能量相對於發射機在操作期間傳送的射頻能量的數量的資訊。此比率不應過高。理想比率為 1:1，表示能量已到達目的地，並且沒有能量反射回發射機。

在無線電行業，最常用的 SWR 功率計型別包含雙向耦合器。它在一個方向上取樣少量能量，並在電路中提供一個二極體以在將其應用於 SWR 功率計之前對其進行整流。但是，當我們使用帶有一個方向耦合器的 SWR 功率計時，則需要將耦合器旋轉 180° 以取樣來自兩個不同方向的功率。然後，使用單耦合器取樣的正向和反射功率來確定駐波比。有時，每個方向提供兩個單向耦合器。

SWR 功率計用於非常高的頻率，但由於不切實際的長傳輸線而不能用於低頻。

什麼是駐波比？

在討論如何使用 SWR 功率計之前，瞭解駐波比 (SWR) 的基本知識是有益的。SWR 可以定義如下：

• 駐波比 (SWR)定義為傳輸線上傳輸的最高射頻電壓與最低射頻電壓之比。此處，駐波比是根據傳輸線的電壓確定的。因此，它被稱為電壓駐波比 (VSWR)。

• 駐波比 (SWR) 也可以定義為傳輸線上傳輸的最高比率頻率電流與最低比率頻率電流之比。由於在這種情況下，SWR 是根據線路電流識別的，因此它被稱為電流駐波比 (ISWR)。

SWR 功率計的工作原理

為了理解 SWR 功率計的工作原理，我們考慮圖 2 所示的方向性 SWR 功率計。方向性 SWR 功率計用於識別發射波的幅度和反射波的幅度。

此 SWR 功率計由一個發射器 (Tx) 端子和一個天線 (ANT) 端子組成，它們透過傳輸線連線。此處，方向耦合器用於電磁耦合傳輸線。電阻器用於在一端終止傳輸線，而二極體用於線路的另一端進行修改。此處，電阻器有助於匹配傳輸線的特性阻抗，而二極體有助於將訊號的幅度更改為其相應的直流電壓，然後由濾波電容器對其進行平滑。

如何使用 SWR 功率計？

使用 SWR 功率計非常簡單；需要遵循以下步驟：

• 步驟 1 - 找到一個清晰的通道或頻率。

• 步驟 2 - 降低發射機的輸出功率。

• 步驟 3 - 將模式開關設定為 CW、AM、FM 等模式，在這些模式下會產生恆定的輸出。

• 步驟 4 - 將前面板上提供的 VSWR 功率計開關設定為正向，並向下旋轉 CAL 旋鈕以防止功率計過載。

• 步驟 5 - 當發射機發射時，調整 CAL 旋鈕以獲得滿量程讀數。

• 步驟 6 - 在 SWR 功率計校準正向功率後，將功率計切換到反向位置並讀取讀數。

• 步驟 7 - 停止發射，並以相同的方式檢查其他頻率。

SWR 公式

駐波比 (SWR) 由以下表達式計算：

$$\mathrm{SWR = \frac{1+\left|\Gamma \right|}{1-\left|\Gamma \right|}}$$

其中，Γ 稱為反射係數，由下式給出

$$\mathrm{\Gamma = \frac{V_{rev}}{V_{fwd}}}$$

SWR 功率計的應用

以下是 SWR 功率計的一些重要應用：

• SWR 功率計用於發射天線的安裝和調整。

• SWR 功率計也用於基於微波的醫療應用，如微波電外科。

• 在電子學中，SWR 功率計用於調整無線電發射機及其天線和饋線。

結論

在本文中，我們討論了 SWR 功率計、其工作原理、公式和應用。SWR 功率計的主要侷限性在於它不測量負載的實際阻抗，而僅測量失配率。因此，要測量實際阻抗，我們需要使用天線分析儀等射頻測量裝置。