駐波功率表DIY制作

ID:71549 · 發表于 2017-12-8 07:11

功率駐波表是廣大HAM必備的儀表之一，除購買正規廠家的產品外還可以自制。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，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檔的指針調到零點并非易事。只有了解它的原理，才能使調試順利進行下去。經過你親手DIY后，相信你對駐波表會有一個新的認識。

一:磁環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上產生一感應電動勢。
e＝jωMI
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，網絡中的電流在阻值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）
現設： U3＝U3/2　，U4＝U4/2。
現設分壓比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 根據公式（3）可知；

電阻R3、R4構成分壓比K
U3＝KU＝K（U入＋U反）
現令分壓比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，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，其作用是磁環的磁力線不被銅箔的“地”屏蔽掉。磁環在中心線的部位滑動，有微調電感的作用。對調零點（REF擋）有作用。
　磁環用黑白電視機的天線匹配的雙孔磁環，這雙孔環事先要改成單孔環，去掉棱角打磨光滑后再用。電阻分壓的（圖3中）磁環可以用導磁率=20、Φ10的磁環。L2是用Φ0.15的漆包線先均勻繞50T。電容本應使用管狀的涂有深藍色的高壓電容，但現在難找到。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。功率表上用的微調電阻，要事先焊在條形的印刷板上，再把它固定在波段開關的兩根長螺絲上。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一匯總后，焊在印刷板中心線的位置上。調試前，應對電路的構成有一定的認識。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：駐波表的調整
圖1電路的調整：
　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的圈數才能使電橋平衡。而有些資料強調要調整兩只分壓電容來調平衡，實踐證明微調分壓電容，雖有作用，也只是微量的變化，而調整線圈卻可大幅度的調整平衡。磁環的材質在這里尤為重要。筆者試用過幾種國產磁環，有些高頻磁環雖能在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，反復加減圈數也無效，怎么也不能把REF檔的電流調到表頭的零點位置。（此時也可多找幾種磁環試試）
圖1電路使用黑白電視機天線匹配器的雙孔磁環，將其改成單孔磁環使用效果較好。先在磁環上用Φ0.15的漆包線平繞50T，用遞減圈數的辦法找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調好滿度，再打到反向檔看表針的位置。這時，會發現回落值比第一次多了，即表針向左邊移動的數值大了，與零點的位置距離小啦。這是路子對頭，接著可以重復上次的調整方法調下去。當表針指到5uA左右，放慢速度，一圈一圈的拆。在調整中，要不時地變動磁環在L1上的位置，變換它的靜止姿態，這都是影響到零點位置的因素，還不要忘記同時調正其中一只瓷質微調，（作用小）而另一只瓷質微調不起作用。反復多次后，表針在反向檔位就可進入零值。
　接著是顛倒調整。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，這次調正方法簡單一些了。首先調動一次滿度，而后打到反向檔（它是第一次調整用的正向檔）看表針回落的情況，還要調整一下原第一次調整時不起作用的那只瓷微調，讓表針盡量回零。圖1電路的調整結束。

圖3電路的調整：
電路中的1K歐姆的電位器，在反向檔調零時對調零值作用很大。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，并用蜂臘在調好后把磁環固定住。還有一點教訓是零點調好后，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
　在國內的刊物中，沒有找到定度的規律，駐波比是一函數的關系，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。刻畫功率刻度時，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。