一款用5個LED燈做顯示的實用駐波指示器

筆者最近設計了一款用5個LED燈做顯示的駐波指示器。這款指示器采用了射頻竊電的方式，無需電源，體積小巧，重量輕，攜帶方便，非常適合業余無線電愛好者野外使用。指示器電路中的定向耦合器采用的是免調試的三磁環結構，采用通用運算放大器做比較器，比例電阻網絡做駐波比值定標，用不同顏色的LED指示不同的駐波比范圍。整個電路沒有需要調整的元件，只要連接無誤就可以正常工作。在短波范圍內，不需任何校準和調整就可以使用，對于愛好者DIY非常簡單方便。

圖1 LED駐波指示器電路原理圖

工作原理

LED駐波指示器原理圖見圖1，該電路由3部分組成：定向耦合器，駐波比值比較器，LED燈顯示器。

工作于短波段的定向耦合器有很多種，這里選用了無需調試的三磁環結構，其工作原理和制作已有很多文章介紹，這里不再重復。

由定向耦合器輸出的正向信號，送到由R3、R4、R5、R6、R7、R8組成的分壓網絡，并將對應駐波比為1.2、1.5、2.0、3.0的分壓比分別給4個運放的“+”輸入。定向耦合器輸出的反向信號，經R1，R2分壓后同時送4個運放的“-”輸入。

通用運放構成4個簡單的比較器，當反射信號超過對應駐波比的正向參考值時，運放輸出接近正電源的電壓；當反射信號沒達到對應駐波比的正向參考值時，運放輸出接近負電源的電壓。如果在4個運放的輸出端接上指示燈，就可以顯示>1.2、>1.5、>2.0、>3.0這4段駐波比值范圍了，只要低于最大駐波比的指示燈都會點亮，但這種方式不利于射頻竊電供電的情形，點亮的燈多，電流就大，射頻損耗就將加大。在實際電路中，筆者采用了原理圖中的LED接法，只點亮一個對應駐波比范圍的LED，即增加了一段駐波顯示，還減少了損耗。5個LED分4種顏色：1.0~1.2用綠色（本想用藍色，但藍色LED燈點亮需要的電壓高，對最小功率要求相應就高，因而放棄了），1.2~1.5也用綠色，1.5~2.0用$，2.0~3.0用橙色，3.0以上用紅色。實際使用中，只要看LED的發光顏色就可以判斷天線駐波的大小了。

運算放大器和LED工作必須要有適當的電源，該電源供應來自于射頻竊電電路。射頻竊電電路由VD2、VD3、VD5、VD6、E1、E2組成，該部分電路將來自于三磁環定向耦合器的正向信號和反向信號整流為正、負雙電源，給運放IC使用。運放IC可以在±1.5~±15V的范圍工作，所有的運算都是比值運算，與電壓的絕對值無關，因此電源電壓的變化，不會影響駐波比值的定標，只會對LED燈的亮度有較大影響。根據LED亮度的變化，我們也可以在一定范圍內判斷射頻功率的變化。

制作過程

筆者將整個指示器裝在了一個25mm×25mm×40mm的標準鋁合金型材屏蔽盒內，結構緊湊。

筆者設計的PCB為雙面，兩面都有元件。一般先焊有IC的一面，要按照原理圖和PCB的絲印將相應的元件焊好，不要有虛焊和短路，然后焊PCB另一面的51Ω的電阻和IN60，見圖2。

圖2 在PCB上焊接IC

將LED的引腳在距根部1mm處彎成直角，注意長腳為正，給LED引腳成型后，按需要的安裝高度（引腳垂直長4.5mm）將LED焊好，并適當調整，排列整齊，見圖3。

圖3 PCB上焊接LED的那面

圖4將焊好的PCB裝入屏蔽盒中

圖5 安裝于屏蔽盒兩端的接頭

將焊好的PCB裝入屏蔽盒中，見圖4。將兩個SL16-KF頭法蘭后的部分銼去鍍層上錫，將接頭安裝于屏蔽盒兩端，見圖5。

打開后半個屏蔽盒，先將PCB和接頭上錫的部位焊起來，再將前半個屏蔽盒也拆下，將LED燈側的PCB和接頭上錫的部位焊起來，見圖6。

圖6 將PCB和接頭上錫的部位焊起來

用直徑0.33mm的聚胺酯漆包線，在10×6×5的鎳鋅磁環上穿繞20圈，共繞3個，繞向要一致、均勻，松緊適當，見圖7。取50-3的同軸電纜3cm，按圖中所示切割成型，穿于一個磁環中，見圖8。

圖7 繞指磁環

圖8 將同軸電纜穿過磁環

按原理圖和圖中所示將3個磁環焊好，其中電纜的屏蔽層只能單端接在接頭外的導體上。用熱熔膠將3個磁環固定。把屏蔽盒裝回，并固定好接頭法蘭的螺絲。一個小巧精致的LED駐波指示器就做好了，見圖9。

圖9 安裝好的指示器電路及外觀

測 試

只要組裝無誤，這個駐波指示器就可以正常使用，電路的IN端接發射機，OUT端接天線或負載，有發射就有燈亮（射頻功率>5W）。為了驗證駐波比指示的是否正確，可以使用假負載（SWR為1.0）和一些電阻，如68Ω（SWR約1.3），82Ω（SWR約1.6），30Ω（SWR約1.7），100Ω（SWR約2.0），16Ω（SWR約3.2）等，功率要大些，也可以用多個電阻并聯，但不要串聯。在20MHz以下，一般引腳的電阻并聯可以減小分布電感的影響，改善高頻響應，而串聯則使頻率特性更差。如果指示燈顯示不正確或偏差很大，則需打開屏蔽盒，對照原理圖，認真檢查，排除錯誤。

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圖10 實測圖片

圖10是筆者測試時的一些照片。實際測試表明，最小的LED點燈功率要5W以上，插損小于0.3dB。由于這個駐波指示器的體積小，結構緊湊，建議最大功率不超過50W，其使用頻率可以覆蓋短波段和6m波段，如果耦合器做得好，高頻端可以超過160MHz。