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卫星通信地球站天馈系统驻波比浅析 刘临园 民航珠海空中交通管理站（广东 珠海 519040） 摘要：驻波比是衡量卫星通信地球站天馈系统工作状态的一项重要指标，对其进行测量具有重要意义。本文首先介绍了驻波比的相关概念，然后提出了一种采用双定向耦合器和功率计对天馈系统驻波比进行测量的方法，最后分析了驻波比偏高的原因及其影响。 关键词：卫星通信地球站 天馈系统 驻波比 双定向耦合器 功率计 在卫星通信中，地球站天馈系统处于户外，常年风吹雨淋，工作环境十分恶劣。随着时间的推移，地球站天馈系统的工作性能会有所下降。而驻波比就是衡量地球站天馈系统工作状况的一项重要指标，对其进行测量具有重要意义。天馈系统驻波比一般采用矢量网络分析仪进行测量，但矢量网络分析仪价格非常昂贵，很多单位都没有配备。本文提出了采用价格便宜的双定向耦合器和单位配备的功率计对天馈系统驻波比进行测量的方法，并分析了驻波比偏高的原因及其影响。 一．驻波比相关概念 一般情况下，传输线上存在入射波和反射波，它们互相干涉形成驻行波。入射波与反射波同相叠加达最大值，反相叠加达最小值。传输线上电压最大值与电压最小值之比，称为电压驻波比，简称驻波比，用S表示，即： （1） 式中，表示入射波电压，表示反射波电压。 传输线上反射波电压与入射波电压之比，称为反射系数，用表示，即： （2） 式中，表示负载阻抗，表示传输线的特性阻抗。 由式（1）和（2）可得： （3） 当=时，=0，则S=1，传输线上无反射波出现，只存在入射波，此时传输线与负载处于匹配状态。 当≠时，0，则S1，传输线上同时存在入射波和反射波，此时传输线与负载处于失配状态。 若以功率的观点来看，驻波比可以表示为： （4） 式中，为正向功率，为反向功率。式（4）为测量驻波比的理论依据。 二．天馈系统驻波比测量 1.双定向耦合器 双定向耦合器是一种微波四端口无源器件，其主要作用是对射频信号进行取样。它可以识别传输线上的正向和反向功率，是微波测量中常用标准器件，也是反射计、矢量网络分析仪等仪器的关键器件。 2.天馈系统驻波比测量 如图1所示，双定向耦合器有一对主端口和一对耦合输出端口。功率从入射主端口（P1）输入，会在正向耦合端（P3）产生一个功率取样；当功率从反射主端口（P2）输入时，反向功率取样会在反向耦合端（P4）产生。 测量天馈系统驻波比时，将双定向耦合器的入射主端口（P1）与发射机输出端口连接，反射主端口（P2）与馈线连接。用功率计分别在正向耦合端（P3）和反向耦合端（P4）测量正向功率和反向功率。由式（4）即可计算出天馈系统驻波比S。 3.天线驻波比测量 如图2所示，当双定向耦合器的入射主端口（P1）与馈线连接，反射主端口（P2）与天线连接时，用同样的方法即可测得天线驻波比。由于馈线是存在损耗的，对入射波和反射波都有衰减，因此天馈系统驻波比会比天线驻波比低。 三．驻波比偏高的原因及其影响 1.驻波比偏高的原因 （1）天线受潮，天线本身的质量问题或施工过程对天线造成损坏，从而导致天线的阻抗和馈线的阻抗不匹配。 （2）馈线受潮，馈线本身质量问题，馈线弯曲过大或者有异物进入馈线。 （3）馈线接头受潮，馈线接头制作工艺问题，馈线与天线之间的连接问题。 2.驻波比偏高的影响 （1）在驻波比偏高时，一部分能量被反射回来，馈入天线并辐射出去的能量减少，降低通信质量。 （2）所有的馈线都会消耗一部分通过的功率而转化为热能，使馈线升温。所以，发射机所产生的能量不是被天线辐射出去，就是被馈线以热量的方式散发出去了。当驻波比偏高时，馈线的热量散发就更高了。 （3）当驻波比过高时，大量的能量被反射回来，造成馈线和发射机高频打火，严重时可能烧坏馈线或损坏发射机。 四．结论 在单位没有配备矢量网络分析仪的情况下，本文提出了采用双定向耦合器和功率计对天馈系统驻波比进行测量的方法。与昂贵的矢量网络分析仪相比，双定向耦合器价格便宜，体积小，重量轻，不易损坏，使用方便，且此测量方法简单适用，实际操作可行。因此，该测量方法具有重要的现实意义。最后分析的驻波比偏高的原因及其影响，极大地突出了天馈系统定期维护的重要性，并为技术人员解决驻波比过高的问题指出了方向。 参考文献： [1]闫润卿，李英惠 双定向耦合器 功率计 P2 P3 P4 P1 馈线 天线 图1.天馈系统驻波比测量原理框图 图2.天线驻波比测量原理框图 天线 双定向耦合器 发射机 馈线 P1 P2 P3 P4 功率计