沈建清 南京紫金計量有限公司
阻波器和結合濾波器是載波通信和繼電保護設備中的重要部件,需要定期測量和保養,但測量起來相當麻煩,往往測量一天也得不到準確的結果。
合肥華偉電子有限責任公司最新推出的HW5319A型阻波器、結合濾波器自動測試儀,采用全新設計理念,專為測量阻波器、結合濾波器而設計的
智能化、數字化儀表,只要接上測試線,不用看說明書,點點鼠標就能完成全部測試工作;比其它方法都簡單、快捷、準確,還具有實時圖形顯示,可作通用掃頻儀使用。
HW5319A是根據國家標準“交流電力系統阻波器”GB/T 7330-1998 和“電力載波結合設備”GB/T 7329-1998設計的,在測量阻波器時增加了,“分流損耗”測量功能,該方法是模擬“由于阻波器阻塞能力有限而引起載波信號的損耗”,如果阻波器的“分流損耗” 合格,再測量阻波器的感量、Q值、阻抗就沒有啥意義了。建議阻波器只測量“分流損耗”就行了。
HW5319A測量結合濾波器線路側或電纜側的工作衰減(G)、回波損耗(T)和阻抗(Z)時,測量模式電路自動配置,耦合電容器(CAP)、線路側標稱阻抗(RX)和電纜側阻抗(RL)等測量參數自動接入,測量誤差自動校正,實現了全自動測量。測量阻抗時,電抗分量應小于10倍的電阻分量。
儀表上沒有顯示器和鍵盤,操作全部用鼠標完成,測試數據和曲線可儲存,歷史數據可隨時查詢、比較,還可打印表格和曲線。機內裝有可充電的鎳氫電池,連續工作時間5小時以上,且體積小,長281 mm 寬171 mm 高28 mm,重量輕只有850g。
測量方法非常簡單,按圖(1)所示,用同軸電纜線連接被測設備,用RS232通信電纜連接筆記本電腦USB口或COM口;打開軟件,按照提示操作就行了。

圖(1)測量阻波器、結合濾波器接線圖
下面就具體測量原理和方法作簡單的說明,相信看過后就會明白HW5319A的過人之處。
(1)阻波器分流損耗測量(F)
測量阻波器分流損耗的原理圖如圖(2),Z1為線路特性阻抗的等效電阻,如為400Ω,振蕩器輸出+6dB信號,電平表在1-2 處測得的電平為0dB,合上S1由于阻波器的分流,電平表的指示會減小,減小值就是分流損耗,改變頻率就可以直接顯示阻波器分流損耗的曲線。

圖(2)測量阻波器分流損耗原理圖
具體操作如下:
點擊阻波器“分流損耗”按鍵,測量分流損耗時,必需選擇或確認“線路阻抗”,如400Ω,點擊“開始”按鍵,保存文件名最好按推薦標準,加前綴F,如F400。“分流損耗”合格,一般不需要再測量“阻塞阻抗”。
(2)分流損耗轉阻塞阻抗:先打開已保存的“分流損耗”文件如F400,再點擊“分流損耗轉阻塞阻抗”按鍵,保存文件名最好按推薦標準,加前綴Z如ZF400。要瀏覽文件該文件可按“瀏覽文件”按鍵, 選擇ZF400;要顯示曲線可退回到主畫面,選擇“阻抗測量”界面,再按“打開文件”選擇ZF400。
阻波器的“分流損耗“和“阻塞電阻”的關系:
“交流電力系統阻波器”國家標準GB/T 7330-1998 計算“分流損耗”的方法:
分流損耗:At = 20lg | 1+Z1 / 2 * Zb | (dB) Z1 – 線路特性阻抗的等效值;Zb – 阻塞電阻
下表為分流損耗和阻塞電阻的對應關系:
分流損耗 |
線路阻抗
240Ω |
線路阻抗
300Ω |
線路阻抗
400Ω |
1.0 dB |
983Ω |
1229Ω |
1639Ω |
1.2 dB |
809Ω |
1012Ω |
1349Ω |
1.4 dB |
686Ω |
857Ω |
1143Ω |
1.6 dB |
593Ω |
741Ω |
998Ω |
1.8 dB |
521Ω |
651Ω |
868Ω |
2.0 dB |
463Ω |
579Ω |
772Ω |
2.2 dB |
416Ω |
520Ω |
693Ω |
2.4 dB |
377Ω |
471Ω |
628Ω |
2.6 dB |
343Ω |
429Ω |
573Ω |
2.8 dB |
315Ω |
394Ω |
525Ω |
以2.6dB作為分流損耗和以阻塞電阻為基礎的分流損耗的最大值,相當于阻塞電阻為輸電線特性阻抗的1.41倍。若線路阻抗為400Ω,則阻塞電阻為570Ω。也可以說如果阻波器的分流損耗>2.6dB,阻塞電阻<570Ω時,該阻波器性能不合格。
(3)阻波器“阻抗”測量(Z)
點擊阻波器“阻抗測量”按鍵,點擊“開始”按鍵,保存文件名最好按推薦標準,加前綴Z。
(4)結合濾波器“工作衰減”測量(G)
測量“工作衰減”需設定:線路側阻抗RX(如400Ω),電纜側阻抗RD(如75Ω)和結合濾波器耦合電容CAP (如6600P,若內置了耦合電容應選0P),“線路側工作衰減” 如圖(3),“電纜側工作衰減”如圖(4)。
測量結合濾波器時,用“電壓電平”,需加阻抗修正值。(RI為輸入阻抗,RO為輸出阻抗)
“工作衰減”(dB) = 振蕩器(dB)- 電平表(dB)+10*log(RO/RI)-6dB
若振蕩器 = +6dB時: “工作衰減”(dB) = - 電平表(dB)+10*log(RO/RI)
“線路側工作衰減”(dB) = - 電平表(dB)+10*log(RD/RX)
“電纜側工作衰減”(dB) = - 電平表(dB)+10*log(RX/RD)
若振蕩器 = +6dB,RO=RI: “工作衰減”(dB) = - 電平表(dB)
圖(3)測量“線路側工作衰減”原理圖
圖(4)測量“電纜側工作衰減”原理圖
點擊結合濾波器“線路側工作衰減”按鍵,點擊“開始”按鍵,要測量電纜側,可按“線路側工作衰減”
鍵,再按“開始”鍵,保存文件名最好按推薦標準,如G400(75),G75(400)。
(5)結合濾波器 “回波損耗”測量(T)
測量“回波損耗”需設定電纜側阻抗RD(如75Ω),線路側阻抗RX(如400Ω)和結合濾波器耦合電容CAP (如6600P,若內置了耦合電容CAP應選0P)。線路側回波損耗”如圖(5)“電纜側回波損耗”如圖(6)。
圖(5)測量“線路側回波損耗”原理圖
圖(6)測量“電纜側回波損耗”原理圖
點擊結合濾波器“線路側回波損耗”按鍵,點擊“開始”按鍵。要測量電纜側,可按 “線路側回波損耗”鍵,再按“開始”鍵,保存文件名最好按推薦標準,如T400(75), T75(400)。
(6)結合濾波器 “阻抗”測量(Z)
測量結合濾波器“阻抗”和測量“回波損耗”類似,點擊結合濾波器“線路側阻抗”按鍵,點擊“開始”按鍵。要測量電纜側,可按 “線路側阻抗”鍵,再按“開始”鍵;保存文件名最好按推薦標準,如Z400(75), Z75(400)。
(7)電平測量(D)
HW5319A還可當“掃頻圖示儀”用,如測量濾波器的幅頻特性。點擊“電平、衰耗測量”按鍵,選擇振蕩
器輸出阻抗RO,選平表輸入阻抗RI,保存文件名最好按推薦標準,前面加D。
(8)阻抗測量(Z)
HW5319A除測量“阻波器”和“結合濾波器”外,還可以測量其它設備和部件的阻抗。點擊其它“阻抗測量”按鍵,點擊“開始”按鍵,保存文件名最好按推薦標準,前面加Z。
(9)阻抗轉存回波損耗
在其它 “阻抗測量”界面,按“打開文件”鍵,打開要轉存的阻抗文件,如“Z400”選擇“標稱阻抗”如“400Ω”,再按“阻抗轉存回波損耗”鍵,另起文件名,前面加 T如“TZ 400”保存。要瀏覽文件該文件可按“瀏覽文件”按鍵, 選擇TZ 400;要顯示曲線,可退回到主畫面,選擇“回波損耗”測量界面,再按“打開文件”選擇TZ 400。
(10)回波損耗AF、反射系數ρ和實際阻抗Z的關系
AF = 20 * log ( 1 /ρ) ρ = 1 / 10 ^ ( AF / 20 )
ρ= | ( Z – R ) / ( Z + R) | Z = R | (1+ρ) / (1-ρ) |
測量AF就可用以上公式計算反射系數ρ和實際阻抗Z
當R=75Ω時,AF,ρ, Z的計算值如下表:
AF |
26 dB |
20 dB |
16.5 dB |
14 dB |
12 dB |
10 dB |
ρ |
5% |
10% |
15% |
20% |
25% |
30% |
Z |
82.9Ω |
91.7Ω |
101Ω |
112Ω |
125Ω |
139Ω |
67.9Ω |
61.4Ω |
55Ω |
50Ω |
45Ω |
40.4Ω |