使用Rigol DSA815测量VSWR技术介绍

电压驻波比(VSWR)是参考标准50欧姆电阻阻抗测量任何RF元件，子组件，仪器的阻抗匹配。它通常表示测量的阻抗与50欧姆的比率。例如，如果天线在特定频率下测量的VSWR为2：1，则这可能表示天线阻抗为100或25欧姆(阻抗偏离50欧姆两倍或一半)。本文讨论如何使用Rigol DSA815进行此测量。例如，天线在谐振时可以测量为1.3：1。这通常表示为VSWR为“1.3”。

为了使用Rigol DSA815进行这些测量，它必须具有跟踪发生器选项。如果您没有此选项，则可以使用跟踪生成器功能测量回波损耗(RL)。我将解释如何使用这两种方法。

回损方法

当不包括VSWR选项时，此方法是一种替代方法。所需要的只是测量回波损耗(以dB为单位)并使用它来计算使用公式1的VSWR。

因为回波损耗将以dB为单位显示在分析仪上，使用Mini-Circuits(PDF)提供的回波损耗与VSWR的关系图更容易。

VSWR小于1.5：1被认为是一种相当好的阻抗匹配。这相当于约14 dB的回波损耗。例如，2：1的VSWR(某些应用程序过多的不匹配)等于9.54 dB的回波损耗。

图1 - 回波损耗的测量设置。

您需要一个小型电路ZF-DC-5 20 dB耦合器或同等产品。将CPL端口与DSA815 RF输入之间的短同轴电缆和OUT端口连接到跟踪发生器Gen输出端口。要测量的设备将连接到耦合器的IN端口，但要等到标准化程序后连接它。

根据需要设置频率限制。将分辨率带宽调整到大约30 kHz左右，以获得更好的动态范围。按主面板上的TG，然后按软键中的TG On，Normalize，Stor Ref和Normalize On。这将在零dB参考时在屏幕顶部显示标准化(直线)线。如果您想将此行向下移动，请使用Norm Ref Lvl和调整旋钮根据需要进行设置。

接下来，将要测量其端口的设备(天线等)连接到IN端口耦合器直接在屏幕上以dB为单位读出回波损耗。

在图1的例子中，我使用一个小方形的铝箔作为被测量的单极天线的平衡器。我将伸缩天线延伸到27英寸的全高度。通过使用标记，您可以测量共振频率和回波损耗。请注意，经典的“回波损耗”是一个正数，但在分析仪上表示为负数。为了这个测量的目的，只需忽略“减号”。还要注意，108和130 MHz的初级(双)谐振，以及338,561,780和1,000 MHz的奇次谐振。通过将标记移动到130 MHz，我们可以读取18.07 dB的回波损耗。从Mini-Circuits图表中，我们看到这相当于1.29：1的VSWR。

图2 - 屏幕截图显示谐振天线的回波损耗。注意奇数阶(x3，x5，x7，x9)频率的附加共振。

VSWR方法

VSWR方法需要激活VSWR选项。这可以随时添加，因为它仅仅是用户激活的软件许可证。还有一个可选的VSWR耦合器可直接连接到Gen输出和RF输入端口。

图3 - 使用的测量设置VSWR选项与回波损耗测量实际上相同。只是分析仪将直接读出VSWR。

要使用VSWR测量选项，请根据需要设置频率限制，然后将分辨率带宽设置为30 kHz左右，以获得更好的动态范围。确保要测量的设备与IN耦合器端口断开连接。按主键盘上的Meas按钮，然后按VSWR On(软键)。然后按主键盘上的Meas Setup和Cal Open。连接要测量的设备并按VSWR(软键)。

将显示三条迹线。底部的黄色迹线是XXX，紫色迹线是参考迹线，绿色迹线是回波损耗。这是用于计算反射系数和VSWR的反射系数和VSWR，它将显示在屏幕的下半部分。很多时候，我会使用Ref Lvl来调整屏幕下方的两条下部迹线，因此只显示绿色回波损耗迹线。通过在每个谐振点放置标记，该表将显示多达四个VSWR测量值。例如，您可以在谐振时设置一个标记，在VSWR为1.5：1时设置频率上限和下限，以确定天线的可用带宽。

图4 - VSWR测量的屏幕截图，显示了几个带有回波损耗表和相关VSWR计算的标记。

摘要

Rigol DSA815TG具有惊人的价值，内置(可选)跟踪发生器，可以进行多项额外测量，正如我在过去的文章中所描述的那样(参见参考文献)。虽然带有跟踪发生器的基本模型可用于计算VSWR，但购买VSWR选项可以更直接地读取VSWR，从而使测量变得更加容易。