電壓駐波比VSWR對廣播電視天饋線系統(tǒng)的影響

陳 玲

濟(jì)南市歷城廣播電視臺，山東 濟(jì)南 250100

在廣播電視天饋線系統(tǒng)中，電壓駐波比（VSWR）是射頻技術(shù)中最常用的參數(shù)，用來衡量各工作部件之間的匹配是否良好。它是衡量發(fā)射系統(tǒng)是否高效工作的一個重要參數(shù)。在傳輸線理論中，電壓駐波比是指傳輸線處于行波工作狀態(tài)時，電壓振幅最大值與最小值比值的絕對值，是一個表示傳輸線上駐波成分多少的參數(shù)，電壓駐波比越大，表示傳輸線上所含的駐波成分越多，也就是反射波越大。實際工作中我們總希望電壓駐波比越小越好（理想值為1），但在實際應(yīng)用中，由于各方面的因素，不可能達(dá)到理想的狀況。對其做一個了解學(xué)習(xí)有助于我們更好地搞好廣播電視技術(shù)，保障安全優(yōu)質(zhì)播出。

首先我們要了解VSWR與標(biāo)稱阻抗。發(fā)射機(jī)與天線匹配的條件是兩者阻抗的電阻分量相同、感抗部分互相抵消。如果發(fā)射機(jī)的阻抗不同，要求天線的阻抗也不同。在電子管時代，發(fā)射機(jī)的輸出阻抗多為幾百歐姆。而現(xiàn)代不論是晶體管還是固態(tài)無線發(fā)射機(jī)的天線標(biāo)稱阻抗多為50Ω，因此，VSWR表也是按50Ω設(shè)計標(biāo)度的。

1 為什么要研究電壓駐波比VSWR

VSWR的理想值是1，如果VSWR的值過高，不僅會降低發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的工作效率，有時甚至給發(fā)送設(shè)備和天線饋電系統(tǒng)帶來很大危害。

1）VSWR值過高，說明天線饋電中反射波的成分多，發(fā)射機(jī)的輸出功率相當(dāng)一部分被反射回來而沒有由天線發(fā)射出去，因而降低了發(fā)射機(jī)的發(fā)射效率。

2）VSWR值過高，會損壞發(fā)送設(shè)備。多數(shù)發(fā)射機(jī)VSWR不能過高，因為如果反射的功率大了，易使發(fā)送設(shè)備產(chǎn)生自激或過載。雖然現(xiàn)代生產(chǎn)的發(fā)射機(jī)為了保護(hù)機(jī)器，都設(shè)計有失諧保護(hù)功能和VSWR保護(hù)措施，當(dāng)VSWR過高時會啟動設(shè)備的保護(hù)措施自動降低發(fā)射功率，但有時過高的VSWR仍會損害發(fā)送設(shè)備。

3）VSWR值過高，會損壞天饋系統(tǒng)。當(dāng)VSWR值很高時，反射波在天線和發(fā)射機(jī)之間來回反復(fù)時會喪失一部分能量而轉(zhuǎn)化為熱能損耗了，這一部分熱量增加了饋線對熱損耗的承受能力，會產(chǎn)生破壞作用。 在特殊的情況下，很高VSWR會引起高電壓在饋線的連接處產(chǎn)生電弧，特別是連接點接觸不好和長久失修生銹的地方，電弧若穿過饋線絕緣體的連接處或絞合處，則會降低該處的耐壓參數(shù)，該地方會被以后更低的電弧擊穿，因而很高的VSWR會破壞天饋線系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)，減少天線系統(tǒng)的使用年限。

2 影響電壓駐波比VSWR的主要因素有哪些

按照傳輸線的工作原理，如果要將發(fā)信能量高效的發(fā)射到空中，必須做到能量在饋電系統(tǒng)中傳輸時不損耗或損耗甚小，然而實際工作中并非理想化，實際工作的發(fā)射機(jī)系統(tǒng)中有很多影響VSWR的因素，如饋線中存在的阻抗突變點、饋線與其它設(shè)備的連接點接觸不良、跳線的轉(zhuǎn)折角度不合適、饋線制作時設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)參數(shù)沒能保證、饋線與無關(guān)導(dǎo)體靠近的地方、發(fā)射機(jī)與饋線失配、饋線與天線失配等，這些都會使電波在傳輸線上產(chǎn)生損耗和造成能量吸收，從而影響系統(tǒng)的VSWR。這也就是我們常說的失諧。

3 設(shè)備運轉(zhuǎn)中怎樣測量電壓駐波比VSWR

目前，各廣播電視發(fā)射臺正在使用的發(fā)送設(shè)備中，大多數(shù)設(shè)備面板上都配有VSWR表或VSWR指示，操作人員可以通過該表當(dāng)前指示的大小來分析天饋線饋電系統(tǒng)，依此來判斷饋電系統(tǒng)是否工作良好、發(fā)射機(jī)是否高效工作。當(dāng)天線VSWR=1說明天線系統(tǒng)和發(fā)射機(jī)滿足匹配條件，發(fā)射機(jī)的能量可以最有效地輸送到天線上，此時達(dá)到匹配。而如果VSWR不等于1，譬如說等于4或更大，那么可能性會有很多：天線感性失諧，天線容性失諧，天線諧振了但是饋電點不對等等。在阻抗園圖上，每一個VSWR數(shù)值都是一個園，擁有無窮多個點。也就是說，VSWR數(shù)值相同時，天線系統(tǒng)的狀態(tài)有很多種可能性，因此，兩根天線之間僅用VSWR數(shù)值來做簡單的互相比較沒有太嚴(yán)格的意義。

4 怎樣利用電壓駐波比VSWR的變化檢查天饋系統(tǒng)

因設(shè)備的VSWR表是串接在天線回路中的，所以在參考VSWR正常值的基礎(chǔ)上，任何情況下的VSWR的突升都意味著天饋系統(tǒng)出了毛病，都可通過VSWR發(fā)生的異常變化來幫助我們分析判斷天饋系統(tǒng)是否出了故障。

1）VSWR數(shù)值不穩(wěn)定：特別是在有風(fēng)的情況下，VSWR變化更沒有規(guī)律，遇到這種情況很可能是天線連接不可靠，請檢查發(fā)射機(jī)、天線和饋線三者之間以及饋線接頭處的連點。

2）VSWR突然變得很高了：這種情況發(fā)生說明發(fā)射機(jī)輸出與天饋線系統(tǒng)的連接點或天饋線系統(tǒng)出現(xiàn)短路點，引起VSWR的升高，使發(fā)射機(jī)輸出功率下降。原因主要是天線系統(tǒng)不諧振時，因而阻抗存在很大電抗分量時，發(fā)射機(jī)末級器件可能需要承受較大的瞬間過電壓。早期技術(shù)不很成熟時，高VSWR容易造成射頻末級功率器件的損壞。因此，將VSWR控制在較低的數(shù)值，例如3以內(nèi)，是必要的?，F(xiàn)在設(shè)備具有比較完備的高VSWR保護(hù)，當(dāng)在線測量到的VSWR過高時，會自動降低驅(qū)動功率，所以燒末級的危險比以前電子管、晶體管時代降低了很多，但是仍然不要大意。

3）VSWR讀數(shù)特別的大：遇到這種情況應(yīng)檢查天線是否開路或短路了。對正在工作的設(shè)備，應(yīng)立即關(guān)機(jī)，停止工作，查出原因，修復(fù)后再開機(jī)工作。

5 如何降低電壓駐波比VSWR值

1）除選擇與主機(jī)匹配性能良好的天線外，最有效的方法也是最常用的方法，就是在發(fā)射機(jī)的輸出端增加匹配網(wǎng)絡(luò)，通過匹配網(wǎng)絡(luò)的變化來人為的實現(xiàn)發(fā)射機(jī)與終端負(fù)載（天饋系統(tǒng)）的匹配，以達(dá)到減小VSWR的目的。

2）定期檢測天饋線系統(tǒng)，做好檢修記錄進(jìn)行比對，它能使我們防患于未然，更好地保障安全播出。

[1]電波傳播與通信天線.解放軍出版社，1985，1.