駐波功率表DIY制作

ID:71549 · 發(fā)表于 2017-12-8 07:11

功率駐波表是廣大HAM必備的儀表之一，除購買正規(guī)廠家的產(chǎn)品外還可以自制。按下面介紹的方法DIY的駐波表，使用起來效果也很好。至于自制功率和駐波比的計量值，對業(yè)余愛好者來說，它只是一個相對值，不必斤斤計較。功率值在允許誤差內(nèi)，駐波比SWR能讀出1.5、2、3即可。在試制過程中，筆者感到駐波比表的制作是“看花容易繡花難”。雖然只有幾個元件，想把REF檔的指針調(diào)到零點并非易事。只有了解它的原理，才能使調(diào)試順利進行下去。經(jīng)過你親手DIY后，相信你對駐波表會有一個新的認識。

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�？坍嫻β士潭葧r，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。