仅用100W功率就能对1kw设备进行老化测试的传输线

一台13.56MHz ISM（工业、科学和医疗）频段射频测量设备要求进行50小时1kw老化测试。被测设备需要同时加上等效于1kw的射频电压和射频电流，而手里唯一可用的射频信号源是一台100W射频发生器，体现节省能源的重要性。图1所示电路将能量储存在传输线中，就可利用这100W射频发生器产生1kw功率。该电路由两根电气长度为43%26;#176;（约6英尺长）、两端有UHF连接器的RG－213型同轴电缆组成。电气长度为4%26;#176;的被测设备连接在两根传输线T1和T2之间，总长度为90%26;#176;。一个现成的业余无线电天线调谐器可使射频发生器的50Ω输出阻抗与传输线的输入阻抗相匹配。 　　电路的工作原理很简单。射频能量通过天线调谐器进入传输线输入端。射频能量行进到传输线的短路端，被反射回输入端。被反射的射频能量又被天线调谐器的共轭匹配所反射，并与下半个周斯的射频输入能量相组合，再次向短线端行进。这一过程不断进行下去，存储的射频能量继续增加，直到该电路的损耗等于发生器的输出功率为止。从阻抗的角度来考虑电路工作时，需要提醒的是，一根短路的无损耗90%26;#176;传输线的输入阻抗为无穷大。在传输线的短路端，V／I为零，而在传输线的输入端，V／I则为无穷大。在被测设备所在的传输线中心点，V／I的大小等于传输线的特性阻抗——本例为50Ω。射频电压和射频电流的相位相差90%26;#176;，但这不影响设备的老化。 　　现在来考虑需要多大的传输线输入功率才能在被测设备处产生1kw功率。每根6英尺长的RG－213电缆的损耗为0.025dB，被测设备的损耗为0.05dB。因此，沿传输线行进的射频信号的损耗为0.1dB。来回损耗RL是这一损耗的两倍，即0.2dB，因为射频信号心须沿传输线行进到短路端，然后再返回到射频信号源。这时你就可以利用下列公式计算出入射功率PIN为1000W时的反射功率PR：PR＝（PIN）10（RL／10）＝（1000）10（－0.2／10）＝955W。 　　所以，当1000W功率沿传输线传输时，有955W功率返回到输入端。所需的传输线输入功率等于入射功率减去反射功率，也就是1000－955＝45W。因为传输线损耗和被测设备都是0.05dB，所以45W损耗有一半在传输线中，另一半在被测设备中。已测得天线调谐器损耗为40W，这就使电路总损耗为85W。你确定传输线输入阻抗的方法是，利用以下公式先计算出传输线输入端复数反射系数（Γ），再求出输入阻抗：Γ=10(RL/2Δ)=10(-0.2/20)=0.9772， 　　天线调谐器必须使射频发生器的50Ω输出阻抗与传输线的4.3KΩ输入阻抗相匹配。只要测量被测设备的电压和电流的振幅和相位，便可证实该电路的工作原理。电压和电流的测量要使用具有电压探头和电流探头的示波器来进行。被测设备处的功率计测量1KW的正向和反射功率。由于电路Q值很高，你会发现：通过调整射频发生器的频率来使电路谐振要比微调电缆长度来使电路谐振更方便。该电路的两个主要限制因素是同轴电缆的温升和阻抗匹配电路的损耗。损耗较小的同轴电缆能达到更大的“功率倍增系数”和更高的被测设备功率。