黃鉅江

摘 要：澳大利亞INDRA公司（原為AWA公司）生產(chǎn)的VRB-52D多普勒全向信標(biāo)在我國許多機場、導(dǎo)航臺廣泛使用，該設(shè)備天線、饋線系統(tǒng)需在安裝現(xiàn)場進行較為繁瑣安裝調(diào)試，本文通過史密斯圓圖，直觀地理解該設(shè)備天饋系統(tǒng)的技術(shù)原理，為安裝調(diào)試工作提供理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：史密斯圓圖 全向信標(biāo) 天饋系統(tǒng) 安裝調(diào)試

中圖分類號：TN820 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（c）-0040-03

澳大利亞INDRA公司（原為AWA公司）生產(chǎn)的VRB-52D多普勒全向信標(biāo)，由于設(shè)備性能良好，工作穩(wěn)定，至今在我國許多機場、導(dǎo)航臺廣泛使用。由于該設(shè)備天饋系統(tǒng)需在安裝現(xiàn)場進行安裝、調(diào)整，安裝調(diào)試工作比其他型號的同類設(shè)備顯得較為繁瑣。本文想通過史密斯圓圖，直觀地理解該設(shè)備天饋系統(tǒng)的技術(shù)原理，為安裝調(diào)試工作提供理論指導(dǎo)。

1 史密斯圓圖

史密斯圓圖是P.H.Smith于1939年發(fā)明的，它使計算阻抗、反射系數(shù)、駐波比等參量變得簡便，廣泛應(yīng)用于射頻、微波電路阻抗分析、匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計等方面。

2 VRB-52D多普勒全向信標(biāo)的天饋系統(tǒng)介紹

VRB-52D多普勒全向信標(biāo)的天線系統(tǒng)由一個中心天線（發(fā)射載波信號）和48個均勻分布在半徑為6.75 m圓周上的邊帶天線（發(fā)射邊帶信號）組成，通過邊帶轉(zhuǎn)換單元（SCU）進行上下邊帶的切換，通過天線分配開關(guān)（ADS）將SCU切換輸出的上、下邊帶信號按一定時序依次給分成四組的48個邊帶天線饋電。天饋系統(tǒng)如圖1所示。

3 天饋系統(tǒng)的安裝調(diào)整

以下通過幾個本設(shè)備天饋系統(tǒng)的安裝調(diào)整的步驟，闡述史密斯圓圖的運用。

（1）由于邊帶天線發(fā)射的上、下邊帶信號需在空中與中心天線發(fā)射的載波信號合成，產(chǎn)生副載波信號，為了保證所產(chǎn)生的副載波信號保持穩(wěn)定的調(diào)制度，必須使信號源到每個邊帶天線的相位一致，要求邊帶電纜的電氣長度一致。

（2）邊帶天線電纜長度的確定。為了減少輻射的天線與相鄰不輻射天線之間的相互影響，要求在不輻射的天線兩端等效連接一個接近17 Ω的純阻性阻抗，這通過調(diào)整邊帶饋線的長度來實現(xiàn)阻抗變換。利用史密斯圓圖分析如下：天線分配開關(guān)ADS的24個輸出端口，在不饋電時，可使用矢量電壓表或網(wǎng)絡(luò)分析儀測量其反射系數(shù)Γ，約為0.6∠-44°，史密斯圓圖上的入圖點為a，可根據(jù)a點所在的等電阻圓和等電抗圓得出對應(yīng)端口的歸一化阻抗。在忽略電纜衰減的情況下，該端口連接的邊帶電纜上每一點的歸一化輸入阻抗都落在ρ=0.6的等ρ圓上。隨著與該端口連接的邊帶電纜往天線端移動長度l1長度后，該點的歸一化輸入阻抗對應(yīng)于a點沿等ρ圓順時針（圓圖上指示向信號源）方向移動達(dá)到的b點，b點在=0.25的等電阻圓與u軸的交點上，b點的歸一化阻抗為0.25，由于邊帶電纜特征阻抗=50 Ω，可得b點實際輸入阻抗為12.5 Ω。在忽略電纜衰減的情況下，邊帶電纜每增加N的長度，其阻抗均為12.5 Ω，如圖2所示。

如考慮邊帶電纜衰減，接天線端的ρ<0.6，最終的b點將往圓心移動，b點所落在的等電阻圓的將增大，在天線端的實際輸入阻抗將大于12.5 Ω。該實際數(shù)值約為17 Ω的純阻性阻抗。

在實際安裝時，通過分次剪短邊帶電纜的方法，由于邊帶電纜是逐次變短的，在圓圖上代表的點是在等ρ圓上沿逆時針方向移動，反射系數(shù)的角度逐次增大，最后矢量電壓表在邊帶電纜連接天線的一端所測量反射系數(shù)的角度讀數(shù)為±180°，這時就到達(dá)b點。由圖2可見，饋線長度每變化，反射系數(shù)的角度θ均為±180°，根據(jù)邊帶電纜的傳輸速比Vr，可以計算反射系數(shù)的角度每變化1°對應(yīng)剪短的電纜長度為：

（3）在完成邊帶電纜制作后，要進行邊帶天線的調(diào)整，使邊帶天線的輻射相位一致。隨后進行天線阻抗的測量，以反射系數(shù)ρ∠θ來表示，天線阻抗取48個邊帶天線的平均值，這個阻抗值主要反映天線的特性，由于每套設(shè)備安裝過程中電纜長度相差不大，電纜總衰減值相差不大，所以ρ主要與工作頻率有關(guān)，饋線長度僅影響θ，以最近安裝的洛陽DVOR設(shè)備為例，為0.465∠-142°，本設(shè)備的安裝說明書是通過制作短截線匹配器，把上述阻抗變換為50 Ω，如圖3所示。

（4）短截線匹配制作。

在實際安裝過程中，饋線l1與l2以及l(fā)1與之間是由射頻連接頭連接的，在計算饋線長度時應(yīng)減去射頻連接頭的電氣長度。我們根據(jù)安裝現(xiàn)場情況選擇上述兩組饋線長度的其中一組制作短截線匹配器。

本設(shè)備技術(shù)手冊要求邊帶天線的匹配效果是反射系數(shù)不大于0.1，載波天線的要求較高，不大于0.02。

在實際安裝過程中，短截線l2電纜的調(diào)整是相對方便的，在l2電纜可使用大頭針等戳穿電纜，使同軸電纜屏蔽層與芯線短路，從而調(diào)整短路點，并觀察此時反射系數(shù)的ρ值的變化。

l1電纜的調(diào)整相對困難，只能通過計算公式或圓圖作圖得出計算值后，制作一根比計算值稍長10毫米左右的電纜，在l2電纜調(diào)整短路點使反射系數(shù)的ρ值最小的情況下，利用l1電纜射頻連接頭的松緊，觀察ρ值的變化趨勢，確定l1電纜長度的需要增長或減短。

為了解決l1電纜長度較難確定的問題，理論上可采用雙短截線匹配法，通過調(diào)整兩條短截線的長度實現(xiàn)匹配，但在實際使用中，雙短截線匹配法使用兩條短截線，增加了電纜連接點，故障及不穩(wěn)定的概率也相應(yīng)增加了，在本套設(shè)備的廠家沒有采用，可能也是基于這個原因。

在有條件的情況下可利用一種特征阻抗為50 Ω的移相器，調(diào)整好，制作一根與它等電氣長度的l1電纜。

4 結(jié)語

史密斯圓圖是傳輸線理論的圖形表現(xiàn)，VRB-52D多普勒全向信標(biāo)的天饋系統(tǒng)的設(shè)計思想和安裝調(diào)試要求都是基于傳輸線、阻抗變換、匹配的理論，所以認(rèn)真掌握史密斯圓圖，對進一步理解該天饋系統(tǒng)并指導(dǎo)該設(shè)備的安裝調(diào)試，具有重大意義，本文只對其中某一兩個方面，闡述自己在安裝調(diào)試過程的膚淺體會。

參考文獻

[1] 李緒益.微波技術(shù)與微波電路[M].華南理工大學(xué)出版社，2007.

[2] 呂芳.微波技術(shù)[M].東南大學(xué)出版社，2009.

[3] 澳大利亞INDRA公司，VRB-52D多普勒全向信標(biāo)機技術(shù)手冊[z].endprint

摘 要：澳大利亞INDRA公司（原為AWA公司）生產(chǎn)的VRB-52D多普勒全向信標(biāo)在我國許多機場、導(dǎo)航臺廣泛使用，該設(shè)備天線、饋線系統(tǒng)需在安裝現(xiàn)場進行較為繁瑣安裝調(diào)試，本文通過史密斯圓圖，直觀地理解該設(shè)備天饋系統(tǒng)的技術(shù)原理，為安裝調(diào)試工作提供理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：史密斯圓圖 全向信標(biāo) 天饋系統(tǒng) 安裝調(diào)試

中圖分類號：TN820 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（c）-0040-03

澳大利亞INDRA公司（原為AWA公司）生產(chǎn)的VRB-52D多普勒全向信標(biāo)，由于設(shè)備性能良好，工作穩(wěn)定，至今在我國許多機場、導(dǎo)航臺廣泛使用。由于該設(shè)備天饋系統(tǒng)需在安裝現(xiàn)場進行安裝、調(diào)整，安裝調(diào)試工作比其他型號的同類設(shè)備顯得較為繁瑣。本文想通過史密斯圓圖，直觀地理解該設(shè)備天饋系統(tǒng)的技術(shù)原理，為安裝調(diào)試工作提供理論指導(dǎo)。

1 史密斯圓圖

史密斯圓圖是P.H.Smith于1939年發(fā)明的，它使計算阻抗、反射系數(shù)、駐波比等參量變得簡便，廣泛應(yīng)用于射頻、微波電路阻抗分析、匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計等方面。

2 VRB-52D多普勒全向信標(biāo)的天饋系統(tǒng)介紹

VRB-52D多普勒全向信標(biāo)的天線系統(tǒng)由一個中心天線（發(fā)射載波信號）和48個均勻分布在半徑為6.75 m圓周上的邊帶天線（發(fā)射邊帶信號）組成，通過邊帶轉(zhuǎn)換單元（SCU）進行上下邊帶的切換，通過天線分配開關(guān)（ADS）將SCU切換輸出的上、下邊帶信號按一定時序依次給分成四組的48個邊帶天線饋電。天饋系統(tǒng)如圖1所示。

3 天饋系統(tǒng)的安裝調(diào)整

以下通過幾個本設(shè)備天饋系統(tǒng)的安裝調(diào)整的步驟，闡述史密斯圓圖的運用。

（1）由于邊帶天線發(fā)射的上、下邊帶信號需在空中與中心天線發(fā)射的載波信號合成，產(chǎn)生副載波信號，為了保證所產(chǎn)生的副載波信號保持穩(wěn)定的調(diào)制度，必須使信號源到每個邊帶天線的相位一致，要求邊帶電纜的電氣長度一致。

（2）邊帶天線電纜長度的確定。為了減少輻射的天線與相鄰不輻射天線之間的相互影響，要求在不輻射的天線兩端等效連接一個接近17 Ω的純阻性阻抗，這通過調(diào)整邊帶饋線的長度來實現(xiàn)阻抗變換。利用史密斯圓圖分析如下：天線分配開關(guān)ADS的24個輸出端口，在不饋電時，可使用矢量電壓表或網(wǎng)絡(luò)分析儀測量其反射系數(shù)Γ，約為0.6∠-44°，史密斯圓圖上的入圖點為a，可根據(jù)a點所在的等電阻圓和等電抗圓得出對應(yīng)端口的歸一化阻抗。在忽略電纜衰減的情況下，該端口連接的邊帶電纜上每一點的歸一化輸入阻抗都落在ρ=0.6的等ρ圓上。隨著與該端口連接的邊帶電纜往天線端移動長度l1長度后，該點的歸一化輸入阻抗對應(yīng)于a點沿等ρ圓順時針（圓圖上指示向信號源）方向移動達(dá)到的b點，b點在=0.25的等電阻圓與u軸的交點上，b點的歸一化阻抗為0.25，由于邊帶電纜特征阻抗=50 Ω，可得b點實際輸入阻抗為12.5 Ω。在忽略電纜衰減的情況下，邊帶電纜每增加N的長度，其阻抗均為12.5 Ω，如圖2所示。

如考慮邊帶電纜衰減，接天線端的ρ<0.6，最終的b點將往圓心移動，b點所落在的等電阻圓的將增大，在天線端的實際輸入阻抗將大于12.5 Ω。該實際數(shù)值約為17 Ω的純阻性阻抗。

在實際安裝時，通過分次剪短邊帶電纜的方法，由于邊帶電纜是逐次變短的，在圓圖上代表的點是在等ρ圓上沿逆時針方向移動，反射系數(shù)的角度逐次增大，最后矢量電壓表在邊帶電纜連接天線的一端所測量反射系數(shù)的角度讀數(shù)為±180°，這時就到達(dá)b點。由圖2可見，饋線長度每變化，反射系數(shù)的角度θ均為±180°，根據(jù)邊帶電纜的傳輸速比Vr，可以計算反射系數(shù)的角度每變化1°對應(yīng)剪短的電纜長度為：

（3）在完成邊帶電纜制作后，要進行邊帶天線的調(diào)整，使邊帶天線的輻射相位一致。隨后進行天線阻抗的測量，以反射系數(shù)ρ∠θ來表示，天線阻抗取48個邊帶天線的平均值，這個阻抗值主要反映天線的特性，由于每套設(shè)備安裝過程中電纜長度相差不大，電纜總衰減值相差不大，所以ρ主要與工作頻率有關(guān)，饋線長度僅影響θ，以最近安裝的洛陽DVOR設(shè)備為例，為0.465∠-142°，本設(shè)備的安裝說明書是通過制作短截線匹配器，把上述阻抗變換為50 Ω，如圖3所示。

（4）短截線匹配制作。

在實際安裝過程中，饋線l1與l2以及l(fā)1與之間是由射頻連接頭連接的，在計算饋線長度時應(yīng)減去射頻連接頭的電氣長度。我們根據(jù)安裝現(xiàn)場情況選擇上述兩組饋線長度的其中一組制作短截線匹配器。

本設(shè)備技術(shù)手冊要求邊帶天線的匹配效果是反射系數(shù)不大于0.1，載波天線的要求較高，不大于0.02。

在實際安裝過程中，短截線l2電纜的調(diào)整是相對方便的，在l2電纜可使用大頭針等戳穿電纜，使同軸電纜屏蔽層與芯線短路，從而調(diào)整短路點，并觀察此時反射系數(shù)的ρ值的變化。

l1電纜的調(diào)整相對困難，只能通過計算公式或圓圖作圖得出計算值后，制作一根比計算值稍長10毫米左右的電纜，在l2電纜調(diào)整短路點使反射系數(shù)的ρ值最小的情況下，利用l1電纜射頻連接頭的松緊，觀察ρ值的變化趨勢，確定l1電纜長度的需要增長或減短。

為了解決l1電纜長度較難確定的問題，理論上可采用雙短截線匹配法，通過調(diào)整兩條短截線的長度實現(xiàn)匹配，但在實際使用中，雙短截線匹配法使用兩條短截線，增加了電纜連接點，故障及不穩(wěn)定的概率也相應(yīng)增加了，在本套設(shè)備的廠家沒有采用，可能也是基于這個原因。

在有條件的情況下可利用一種特征阻抗為50 Ω的移相器，調(diào)整好，制作一根與它等電氣長度的l1電纜。

4 結(jié)語

史密斯圓圖是傳輸線理論的圖形表現(xiàn)，VRB-52D多普勒全向信標(biāo)的天饋系統(tǒng)的設(shè)計思想和安裝調(diào)試要求都是基于傳輸線、阻抗變換、匹配的理論，所以認(rèn)真掌握史密斯圓圖，對進一步理解該天饋系統(tǒng)并指導(dǎo)該設(shè)備的安裝調(diào)試，具有重大意義，本文只對其中某一兩個方面，闡述自己在安裝調(diào)試過程的膚淺體會。

參考文獻

[1] 李緒益.微波技術(shù)與微波電路[M].華南理工大學(xué)出版社，2007.

[2] 呂芳.微波技術(shù)[M].東南大學(xué)出版社，2009.

[3] 澳大利亞INDRA公司，VRB-52D多普勒全向信標(biāo)機技術(shù)手冊[z].endprint

摘 要：澳大利亞INDRA公司（原為AWA公司）生產(chǎn)的VRB-52D多普勒全向信標(biāo)在我國許多機場、導(dǎo)航臺廣泛使用，該設(shè)備天線、饋線系統(tǒng)需在安裝現(xiàn)場進行較為繁瑣安裝調(diào)試，本文通過史密斯圓圖，直觀地理解該設(shè)備天饋系統(tǒng)的技術(shù)原理，為安裝調(diào)試工作提供理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：史密斯圓圖 全向信標(biāo) 天饋系統(tǒng) 安裝調(diào)試

中圖分類號：TN820 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（c）-0040-03

澳大利亞INDRA公司（原為AWA公司）生產(chǎn)的VRB-52D多普勒全向信標(biāo)，由于設(shè)備性能良好，工作穩(wěn)定，至今在我國許多機場、導(dǎo)航臺廣泛使用。由于該設(shè)備天饋系統(tǒng)需在安裝現(xiàn)場進行安裝、調(diào)整，安裝調(diào)試工作比其他型號的同類設(shè)備顯得較為繁瑣。本文想通過史密斯圓圖，直觀地理解該設(shè)備天饋系統(tǒng)的技術(shù)原理，為安裝調(diào)試工作提供理論指導(dǎo)。

1 史密斯圓圖

史密斯圓圖是P.H.Smith于1939年發(fā)明的，它使計算阻抗、反射系數(shù)、駐波比等參量變得簡便，廣泛應(yīng)用于射頻、微波電路阻抗分析、匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計等方面。

2 VRB-52D多普勒全向信標(biāo)的天饋系統(tǒng)介紹

VRB-52D多普勒全向信標(biāo)的天線系統(tǒng)由一個中心天線（發(fā)射載波信號）和48個均勻分布在半徑為6.75 m圓周上的邊帶天線（發(fā)射邊帶信號）組成，通過邊帶轉(zhuǎn)換單元（SCU）進行上下邊帶的切換，通過天線分配開關(guān)（ADS）將SCU切換輸出的上、下邊帶信號按一定時序依次給分成四組的48個邊帶天線饋電。天饋系統(tǒng)如圖1所示。

3 天饋系統(tǒng)的安裝調(diào)整

以下通過幾個本設(shè)備天饋系統(tǒng)的安裝調(diào)整的步驟，闡述史密斯圓圖的運用。

（1）由于邊帶天線發(fā)射的上、下邊帶信號需在空中與中心天線發(fā)射的載波信號合成，產(chǎn)生副載波信號，為了保證所產(chǎn)生的副載波信號保持穩(wěn)定的調(diào)制度，必須使信號源到每個邊帶天線的相位一致，要求邊帶電纜的電氣長度一致。

（2）邊帶天線電纜長度的確定。為了減少輻射的天線與相鄰不輻射天線之間的相互影響，要求在不輻射的天線兩端等效連接一個接近17 Ω的純阻性阻抗，這通過調(diào)整邊帶饋線的長度來實現(xiàn)阻抗變換。利用史密斯圓圖分析如下：天線分配開關(guān)ADS的24個輸出端口，在不饋電時，可使用矢量電壓表或網(wǎng)絡(luò)分析儀測量其反射系數(shù)Γ，約為0.6∠-44°，史密斯圓圖上的入圖點為a，可根據(jù)a點所在的等電阻圓和等電抗圓得出對應(yīng)端口的歸一化阻抗。在忽略電纜衰減的情況下，該端口連接的邊帶電纜上每一點的歸一化輸入阻抗都落在ρ=0.6的等ρ圓上。隨著與該端口連接的邊帶電纜往天線端移動長度l1長度后，該點的歸一化輸入阻抗對應(yīng)于a點沿等ρ圓順時針（圓圖上指示向信號源）方向移動達(dá)到的b點，b點在=0.25的等電阻圓與u軸的交點上，b點的歸一化阻抗為0.25，由于邊帶電纜特征阻抗=50 Ω，可得b點實際輸入阻抗為12.5 Ω。在忽略電纜衰減的情況下，邊帶電纜每增加N的長度，其阻抗均為12.5 Ω，如圖2所示。

如考慮邊帶電纜衰減，接天線端的ρ<0.6，最終的b點將往圓心移動，b點所落在的等電阻圓的將增大，在天線端的實際輸入阻抗將大于12.5 Ω。該實際數(shù)值約為17 Ω的純阻性阻抗。

在實際安裝時，通過分次剪短邊帶電纜的方法，由于邊帶電纜是逐次變短的，在圓圖上代表的點是在等ρ圓上沿逆時針方向移動，反射系數(shù)的角度逐次增大，最后矢量電壓表在邊帶電纜連接天線的一端所測量反射系數(shù)的角度讀數(shù)為±180°，這時就到達(dá)b點。由圖2可見，饋線長度每變化，反射系數(shù)的角度θ均為±180°，根據(jù)邊帶電纜的傳輸速比Vr，可以計算反射系數(shù)的角度每變化1°對應(yīng)剪短的電纜長度為：

（3）在完成邊帶電纜制作后，要進行邊帶天線的調(diào)整，使邊帶天線的輻射相位一致。隨后進行天線阻抗的測量，以反射系數(shù)ρ∠θ來表示，天線阻抗取48個邊帶天線的平均值，這個阻抗值主要反映天線的特性，由于每套設(shè)備安裝過程中電纜長度相差不大，電纜總衰減值相差不大，所以ρ主要與工作頻率有關(guān)，饋線長度僅影響θ，以最近安裝的洛陽DVOR設(shè)備為例，為0.465∠-142°，本設(shè)備的安裝說明書是通過制作短截線匹配器，把上述阻抗變換為50 Ω，如圖3所示。

（4）短截線匹配制作。

在實際安裝過程中，饋線l1與l2以及l(fā)1與之間是由射頻連接頭連接的，在計算饋線長度時應(yīng)減去射頻連接頭的電氣長度。我們根據(jù)安裝現(xiàn)場情況選擇上述兩組饋線長度的其中一組制作短截線匹配器。

本設(shè)備技術(shù)手冊要求邊帶天線的匹配效果是反射系數(shù)不大于0.1，載波天線的要求較高，不大于0.02。

在實際安裝過程中，短截線l2電纜的調(diào)整是相對方便的，在l2電纜可使用大頭針等戳穿電纜，使同軸電纜屏蔽層與芯線短路，從而調(diào)整短路點，并觀察此時反射系數(shù)的ρ值的變化。

l1電纜的調(diào)整相對困難，只能通過計算公式或圓圖作圖得出計算值后，制作一根比計算值稍長10毫米左右的電纜，在l2電纜調(diào)整短路點使反射系數(shù)的ρ值最小的情況下，利用l1電纜射頻連接頭的松緊，觀察ρ值的變化趨勢，確定l1電纜長度的需要增長或減短。

為了解決l1電纜長度較難確定的問題，理論上可采用雙短截線匹配法，通過調(diào)整兩條短截線的長度實現(xiàn)匹配，但在實際使用中，雙短截線匹配法使用兩條短截線，增加了電纜連接點，故障及不穩(wěn)定的概率也相應(yīng)增加了，在本套設(shè)備的廠家沒有采用，可能也是基于這個原因。

在有條件的情況下可利用一種特征阻抗為50 Ω的移相器，調(diào)整好，制作一根與它等電氣長度的l1電纜。

4 結(jié)語

史密斯圓圖是傳輸線理論的圖形表現(xiàn)，VRB-52D多普勒全向信標(biāo)的天饋系統(tǒng)的設(shè)計思想和安裝調(diào)試要求都是基于傳輸線、阻抗變換、匹配的理論，所以認(rèn)真掌握史密斯圓圖，對進一步理解該天饋系統(tǒng)并指導(dǎo)該設(shè)備的安裝調(diào)試，具有重大意義，本文只對其中某一兩個方面，闡述自己在安裝調(diào)試過程的膚淺體會。

參考文獻

[1] 李緒益.微波技術(shù)與微波電路[M].華南理工大學(xué)出版社，2007.

[2] 呂芳.微波技術(shù)[M].東南大學(xué)出版社，2009.

[3] 澳大利亞INDRA公司，VRB-52D多普勒全向信標(biāo)機技術(shù)手冊[z].endprint