僅用100W功率就能對1kw設(shè)備進(jìn)行老化測試的傳輸線

　　一臺13.56MHz ISM（工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療）頻段射頻測量設(shè)備要求進(jìn)行50小時1kw老化測試。被測設(shè)備需要同時加上等效于1kw的射頻電壓和射頻電流，而手里唯一可用的射頻信號源是一臺100W射頻發(fā)生器，體現(xiàn)節(jié)省能源的重要性。圖1所示電路將能量儲存在傳輸線中，就可利用這100W射頻發(fā)生器產(chǎn)生1kw功率。該電路由兩根電氣長度為43（約6英尺長）、兩端有UHF連接器的RG－213型同軸電纜組成。電氣長度為4的被測設(shè)備連接在兩根傳輸線T1和T2之間，總長度為90。一個現(xiàn)成的業(yè)余無線電天線調(diào)諧器可使射頻發(fā)生器的50Ω輸出阻抗與傳輸線的輸入阻抗相匹配。

　　電路的工作原理很簡單。射頻能量通過天線調(diào)諧器進(jìn)入傳輸線輸入端。射頻能量行進(jìn)到傳輸線的短路端，被反射回輸入端。被反射的射頻能量又被天線調(diào)諧器的共軛匹配所反射，并與下半個周斯的射頻輸入能量相組合，再次向短線端行進(jìn)。這一過程不斷進(jìn)行下去，存儲的射頻能量繼續(xù)增加，直到該電路的損耗等于發(fā)生器的輸出功率為止。從阻抗的角度來考慮電路工作時，需要提醒的是，一根短路的無損耗90傳輸線的輸入阻抗為無窮大。在傳輸線的短路端，V／I為零，而在傳輸線的輸入端，V／I則為無窮大。在被測設(shè)備所在的傳輸線中心點(diǎn)，V／I的大小等于傳輸線的特性阻抗――本例為50Ω。射頻電壓和射頻電流的相位相差90，但這不影響設(shè)備的老化。
　　現(xiàn)在來考慮需要多大的傳輸線輸入功率才能在被測設(shè)備處產(chǎn)生1kw功率。每根6英尺長的RG－213電纜的損耗為0.025dB，被測設(shè)備的損耗為0.05dB。因此，沿傳輸線行進(jìn)的射頻信號的損耗為0.1dB。來回?fù)p耗RL是這一損耗的兩倍，即0.2dB，因?yàn)樯漕l信號心須沿傳輸線行進(jìn)到短路端，然后再返回到射頻信號源。這時你就可以利用下列公式計(jì)算出入射功率PIN為1000W時的反射功率PR：PR＝（PIN）10（RL／10）＝（1000）10（－0.2／10）＝955W。
　　所以，當(dāng)1000W功率沿傳輸線傳輸時，有955W功率返回到輸入端。所需的傳輸線輸入功率等于入射功率減去反射功率，也就是1000－955＝45W。因?yàn)閭鬏斁€損耗和被測設(shè)備都是0.05dB，所以45W損耗有一半在傳輸線中，另一半在被測設(shè)備中。已測得天線調(diào)諧器損耗為40W，這就使電路總損耗為85W。你確定傳輸線輸入阻抗的方法是，利用以下公式先計(jì)算出傳輸線輸入端復(fù)數(shù)反射系數(shù)（Γ），再求出輸入阻抗：Γ=10(RL/2Δ)=10(-0.2/20)=0.9772，

　　天線調(diào)諧器必須使射頻發(fā)生器的50Ω輸出阻抗與傳輸線的4.3KΩ輸入阻抗相匹配。只要測量被測設(shè)備的電壓和電流的振幅和相位，便可證實(shí)該電路的工作原理。電壓和電流的測量要使用具有電壓探頭和電流探頭的示波器來進(jìn)行。被測設(shè)備處的功率計(jì)測量1KW的正向和反射功率。由于電路Q值很高，你會發(fā)現(xiàn)：通過調(diào)整射頻發(fā)生器的頻率來使電路諧振要比微調(diào)電纜長度來使電路諧振更方便。該電路的兩個主要限制因素是同軸電纜的溫升和阻抗匹配電路的損耗。損耗較小的同軸電纜能達(dá)到更大的“功率倍增系數(shù)”和更高的被測設(shè)備功率。