利用雙通道示波器展示傳輸線行為的方法

　　摘要：本文采用創(chuàng)新方法，通過(guò)雙通道示波器測(cè)量出傳輸線上的駐波，從而利用受控的移動(dòng)圖像展現(xiàn)信號(hào)在傳輸線中的真實(shí)情況。

　　引言

　　過(guò)去，采用一種稱為“勒謝爾線”的真實(shí)物理傳輸線裝置展示駐波現(xiàn)象，需要費(fèi)很大的勁才能測(cè)量出相應(yīng)的波形。尤其是，這種測(cè)量方法本身會(huì)干擾波形的形狀，而且不可能獲得瞬間的可視波形。

　　如今有一種創(chuàng)新的方法，可利用雙通道示波器測(cè)量出傳輸線上的駐波。眾所周知，示波器的特性之一是：當(dāng)掃描與顯示波形不同步但接近其頻率或它的分頻頻率，波形表現(xiàn)為在屏幕上移動(dòng)。如果掃描頻率高于波形頻率或它的分頻頻率，波形則向右側(cè)移動(dòng);如果掃描頻率低于波形頻率或它的分頻頻率，波形向左側(cè)移動(dòng)。如果將一個(gè)頻率低于掃描頻率的波形加至雙通道示波器的某個(gè)通道，再將一個(gè)頻率高于掃描頻率的波形加至另一個(gè)通道，兩個(gè)波形將表現(xiàn)為相互反方向移動(dòng)。實(shí)際上，這兩個(gè)波形可表示傳輸線上的正向波和反射波。如果，將示波器切換至Add模式，示波器上將顯示單個(gè)波形，這個(gè)波形就代表了駐波。

　　產(chǎn)生一個(gè)有意義的波形顯示需要一些頻率精確的正弦波，精確頻率的正弦波利用直接數(shù)字合成(DDS)技術(shù)很容易實(shí)現(xiàn)。我們采用頻率大約為400Hz來(lái)演示，因?yàn)闉榱艘曈X(jué)效果以及便于截取屏幕。產(chǎn)生三個(gè)波形：399Hz、401Hz正弦波和一個(gè)400Hz階梯波，用于示波器的同步(觸發(fā))。每個(gè)正弦波波的頻率和示波器掃描觸發(fā)頻率差1Hz，這樣能清晰模擬出傳輸線上1Hz頻率的信號(hào)。盡管示波器觸發(fā)頻率為400Hz，但掃描速度可設(shè)定為400Hz的分頻，所以可觀察到每個(gè)波形的多個(gè)周期。

　　1 顯示

　　圖1所示為兩個(gè)正弦波在示波器雙跟蹤模式下的顯示。

　　箭頭表示波形在屏幕上的運(yùn)動(dòng)方向。這個(gè)演示最好是在一個(gè)老式模擬示波器上效果更好。數(shù)字示波器的顯示可能會(huì)“跳動(dòng)”地很厲害，取決于其刷新頻率。然而，有一種方法數(shù)字示波器在這類演示中要比模擬示波器有優(yōu)勢(shì)，我們將在下文討論。

　　圖2所示為將示波器切換至Add模式后得到的駐波。

　　同樣，在靜態(tài)圖片中很難看出效果。圖中可看到5個(gè)節(jié)點(diǎn)(始終為0電壓的點(diǎn))。在節(jié)點(diǎn)之間，波形從其負(fù)值(極限)振蕩至正極限。本例中，正向和反射波相等，所以傳輸線必定為開(kāi)路或短路。如果左邊是端接，那它必定短路了，因?yàn)橛幸粋€(gè)節(jié)點(diǎn)在哪。VSWR是駐波的最大幅度與最小幅度之比。由于最小幅值為零，所以VSWR為無(wú)窮大。

　　通過(guò)改變示波器其中一個(gè)通道的增益，可模擬出其它端接情況。圖3中，將回波幅值(上方通道)減小一半，與之對(duì)應(yīng)的端接情況既非開(kāi)路亦非短路，也不是傳輸線的特征阻抗。

　　形成的駐波圖案如圖4所示。

　　波形中無(wú)節(jié)點(diǎn)(零電壓點(diǎn))。如箭頭所示，最大和最小波形幅值的比值為2比1，即VSWR為2:1。