阻抗测量

在本节中，我们将测量天线的阻抗有关。 如前所述，阻抗是天线工作在射频（高频）的基础。 如果天线的阻抗是不是“关闭”的输电线路，那么很少的电力 将天线（如果天线是用于在传输模式），或很少的电力传输 将接收天线（如果在接收模式中使用）。因此，没有适当的阻抗 （或阻抗匹配网络），出天线将无法正常工作。 在我们开始之前，我想指出的是，天线周围放置的对象将改变其辐射 格局。因此，其输入阻抗将影响它周围是什么 - 即环境 在天线测试。因此，最佳精度的测量阻抗应 将最接近它的目的是操作的环境。例如， 如果刀片天线（基本上是偶极子的形象一个桨）  是在机身顶部的一个aiprlane利用，测试测量 一个圆柱型的最大精度的金属物体上。长期驾驶点 阻抗是在特定环境下测得的输入阻抗，并自阻抗 在自由空间的天线阻抗，与周围没有对象，以改变其辐射模式。 幸运的是，阻抗测量是相当容易的，如果你有合适的设备。在这种情况下， 合适的设备是一个矢量网络分析仪（VNA）。这是一个测量工具，可以用来 测量作为频率的函数的输入阻抗。另外，它可以绘制 S11（回波损耗）和驻波比。这些参数 天线的阻抗随频率变化的功能。安捷伦8510 矢量网络分析仪如图1所示。 图1。流行的安捷伦（惠普）8510 VNA的。 假设我们要执行从400-500兆赫的阻抗测量。第一步是确保 我们VNA的指定工作在这个频率范围内。网络分析仪工作在指定的频率范围， 进入低MHz范围内（30 MHz或左右）的成高千兆赫范围内（110 GHz或左右，这取决于 这是多么昂贵）。一旦我们知道我们的网络分析仪是合适的，我们可以移动。 下一步，我们需要校准VNA的。这是比它听起来要简单得多。我们将采取的电缆 我们使用探针（VNA的连接到天线），并按照一个简单的程序，使效果 电缆（传输线路法）校准。要做到这一点，通常是您的网络分析仪将 提供了一个“CAL套件”，其中包含一个匹配的负载（50欧姆），开路负载和短路负载。 我们期待通过菜单，在我们的网络分析仪和滚动，直到我们找到一个校准按钮，然后做说话是算数的。它将 问你申请所提供的负载电缆的末尾，以便它知道，它会记录数据 什么期望你的电缆。您将适用于3负载，因为它告诉你，然后你做。它很简单， 你甚至都不需要知道你在做什么，只要按照VNA的指示，它会处理所有的计算。 现在，连接VNA的测试天线下。设置您是在对感兴趣的频率范围 VNA的。如果你不知道怎么样，只是乱用它，直到你弄明白，只有 这么多的按钮，你不能真正螺丝什么。 如果要求输出为一个S参数（S11），那么你所测量的回波损耗。在这 VNA的情况下，发送一个少量的电能的天线和措施功率是多少 到VNA反射回来。一个样品的结果（从开槽波导页）可能看起来像： 图2。示例的S11测量。 请注意，S -参数基本上是反射系数的幅度。这取决于天线的阻抗 以及VNA的，通常是50欧姆的阻抗。因此，这种测量通常措施如何密切 天线的阻抗是50欧姆。 另一种流行的输出是要测量的阻抗在史密斯圆图。史密斯圆图基本上是 一个图形化的方式查看输入阻抗（或反射系数），很容易阅读。该中心的史密斯 图表中表示反射系数为零，使天线到VNA是完全匹配。周长 史密斯圆图代表一个反射系数幅度为1（所有电源反映），说明 该天线是非常糟糕到VNA匹配。反射系数的幅度（ 小天线接收或发送正确）取决于如何从史密斯圆图的中心 你。作为一个例子，考虑图3。在整个频率范围内测量反射系数 史密斯圆图上画出。 图3。史密斯阻抗测量与频率的走势图。 在图3中，黑色的圆形图是史密斯圆图。在该中心的黑点 史密斯圆图是在哪个点会有反射系数为零，从而使 天线的阻抗完全匹配发生器或接收器。红色弧形 行测量。这是天线的阻抗，频率扫描 ，从2.7 GHz的至4.5 GHz。上线的每一个点代表在一个特定的阻抗 频率。史密斯图赤道以上的点代表是感性的阻抗 - 他们有一个积极的电抗（虚部）。点下面的史密斯赤道 图表示，电容的阻抗 - 他们有一个负的电抗（例如， 阻抗会像ž= R - JX） 为了进一步解释图3，下面的图3赤道的蓝色圆点代表阻抗 在f =4.5千兆赫。从原点的距离，使反射系数的幅度。数量级 可以预计的反射系数 有一个约0.25点以来，从产地到外的方式是25％的幅度 周长。 随着频率的降低，阻抗的变化。在f =3.9 GHz的，我们有第二个蓝色 阻抗测量点上。在这一点上，天线谐振，这意味着阻抗是完全现实的。 扫描频率 直到F =2.7千兆赫，生产点的轨迹（红色曲线）表示天线 阻抗的频率范围内。在f =2.7 GHz的阻抗为感性，和反思 系数为0.65左右，因为它是更接近中心的史密斯圆图的周长。 综上所述，史密斯圆图是一个有用的工具，观看的频率范围内的阻抗 在一个简洁的形式。 最后，阻抗的幅度也可以通过测量被测量 VSWR（电压驻波比）。 VSWR是一个反射系数的大小的功能，所以没有相位信息 获得有关的阻抗（电阻分为电抗相对值）。然而，驻波比 给出了一个快捷的方式估计多大的权力是由天线反射。因此，在 天线的数据表，驻波比往往是指定在“驻波比：<3:1从100-200兆赫”。使用 公式 驻波比，可以计算出，这意味着只有不到一半的功率是反映 在指定的频率范围内的天线。 总之，有很多方法来测量阻抗。这些方法往往反映功能 从天线的电源。我们感兴趣的是天线的阻抗，使我们能够正确地传输 天线的功率。 在下一节，我们将看看在缩尺模型测量。