测量阻波器、结合滤波器的新方法
测量阻波器、结合滤波器的新方法
合肥华伟电子有限责任公司 史保和
1．概述：
阻波器和结合滤波器是载波通信和继电保护设备中的重要部件，需要定期测量和保养，但测量起来相当麻烦，往往测量一天也得不到准确的结果。
HW5319A型阻波器、结合滤波器自动测试仪，按国家标准，采用全新设计理念，专为测量阻波器、结合滤波器而设计的智能化、数字化仪表，只要接上测试线，不用看说明书，点点鼠标就能完成全部测试工作；比其它方法都简单、快捷、准确，还具有实时图形显示，可作通用扫频仪使用。
HW5319A是根据国家标准 “交流电力系统阻波器”GB/T 7330-1998 和“电力载波结合设备”GB/T 7329-1998设计的，在测量阻波器时增加了，“分流损耗”测量功能，该方法是模拟“由于阻波器阻塞能力有限而引起载波信号的损耗”，如果阻波器的“分流损耗”合格，再测量阻波器的感量、Q值、阻抗就没有啥意义了。建议阻波器只测量“分流损耗”就行了。
HW5319A测量结合滤波器线路侧或电缆侧的工作衰减（G）、回波损耗（T）和阻抗（Z）时，测量模式电路自动配置，耦合电容器（CAP）、线路侧标称阻抗（RX）和电缆侧阻抗（RL）等测量参数自动接入，测量误差自动校正，实现了全自动测量。测量阻抗时，电抗分量应小于10倍的电阻分量。
仪表上没有显示器和键盘，操作全部用鼠标完成，测试数据和曲线可储存，历史数据可随时查询、比较，还可打印表格和曲线。机内装有可充电的镍氢电池，连续工作时间5小时以上，且体积小，长281 mm 宽171 mm 高28 mm，重量轻只有850g。
2． 测量方法：
测量方法非常简单，按图（1）所示，用同轴电缆线连接被测设备，用RS232通信电缆连接笔记本电脑USB口或COM口；打开软件，按照提示操作就行了。
图（1）测量阻波器、结合滤波器接线图
下面就具体测量原理和方法作简单的说明，相信看过后就会明白HW5319A的过人之处。
2．1阻波器分流损耗测量（F）
测量阻波器分流损耗的原理图如图（2），Z1为线路特性阻抗的等效电阻，如为400Ω，振荡器输出+6dB信号，电平表在1-2 处测得的电平为0dB，合上S1由于阻波器的分流，电平表的指示会减小，减小值就是分流损耗，改变频率就可以直接显示阻波器分流损耗的曲线。
图（2）测量阻波器分流损耗原理图
具体操作如下：
点击阻波器“分流损耗”按键，测量分流损耗时，必需选择或确认“线路阻抗”，如400Ω，点击“开始”按键，
保存文件名最好按推荐标准，加前缀F，如F400。“分流损耗”合格，一般不需要再测量“阻塞阻抗”。
2．2 分流损耗转阻塞阻抗：先打开已保存的“分流损耗”文件如F400，再点击“分流损耗转阻塞阻抗”按键，保存文件名最好按推荐标准，加前缀Z如ZF400。要浏览文件该文件可按“浏览文件”按键, 选择ZF400；要显示曲线可退回到主画面，选择“阻抗测量”界面，再按“打开文件”选择ZF400。
阻波器的“分流损耗“和“阻塞电阻”的关系：
2．3 阻波器“阻抗”测量（Z）
点击阻波器“阻抗测量”按键，点击“开始”按键，保存文件名最好按推荐标准，加前缀Z。
2．4 结合滤波器“工作衰减”测量（G）
测量“工作衰减”需设定：线路侧阻抗RX(如400Ω），电缆侧阻抗RD（如75Ω）和结合滤波器耦合电容CAP (如6600P，若内置了耦合电容应选0P)，“线路侧工作衰减” 如图（3），“电缆侧工作衰减”如图（4）。
测量结合滤波器时，用“电压电平”，需加阻抗修正值。(RI为输入阻抗，RO为输出阻抗)
“工作衰减”(dB) = 振荡器(dB)- 电平表(dB)＋10*log(RO/RI)-6dB
若振荡器 = +6dB时： “工作衰减”(dB) = - 电平表(dB)＋10*log(RO/RI)
“线路侧工作衰减”(dB) = - 电平表(dB)＋10*log(RD/RX)
“电缆侧工作衰减”(dB) = - 电平表(dB)＋10*log(RX/RD)
若振荡器 = +6dB，RO=RI： “工作衰减”(dB) = - 电平表(dB)
图（3）测量“线路侧工作衰减”原理图
图（4）测量“电缆侧工作衰减”原理图
点击结合滤波器“线路侧工作衰减”按键，点击“开始”按键，要测量电缆侧，可按“线路侧工作衰减”
键，再按“开始”键，保存文件名最好按推荐标准，如G400（75）,G75（400）。
2．5 结合滤波器 “回波损耗”测量（T）
测量“回波损耗”需设定电缆侧阻抗RD（如75Ω），线路侧阻抗RX(如400Ω）和结合滤波器耦合电容CAP (如6600P，若内置了耦合电容CAP应选0P)。线路侧回波损耗”如图（5）“电缆侧回波损耗”如图（6）。
图（5）测量“线路侧回波损耗”原理图
图（6）测量“电缆侧回波损耗”原理图
点击结合滤波器“线路侧回波损耗”按键，点击“开始”按键。要测量电缆侧，可按 “线路侧回波损耗”
键，再按“开始”键，保存文件名最好按推荐标准，如T400（75）, T75（400）。
2．6 结合滤波器 “阻抗”测量（Z）
测量结合滤波器“阻抗”和测量“回波损耗”类似，点击结合滤波器“线路侧阻抗”按键，点击“开始”按键。要测量电缆侧，可按 “线路侧阻抗”键，再按“开始”键；保存文件名最好按推荐标准，如Z400（75）,
Z75（400）。
2．7 电平测量（D）
HW5319A还可当“扫频图示仪”用，如测量滤波器的幅频特性。点击“电平、衰耗测量”按键，选择振荡
器输出阻抗RO，选平表输入阻抗RI，保存文件名最好按推荐标准，前面加D。
2．8 阻抗测量（Z）
HW5319A除测量“阻波器”和“结合滤波器”外，还可以测量其它设备和部件的阻抗。点击其它“阻抗测量”按键，点击“开始”按键，保存文件名最好按推荐标准，前面加Z。
2．9 阻抗转存回波损耗
在其它 “阻抗测量”界面，按“打开文件”键，打开要转存的阻抗文件，如“Z400”选择“标称阻抗”如“400Ω”，再按“阻抗转存回波损耗”键，另起文件名，前面加 T如“TZ 400”保存。要浏览文件该文件可按“浏览文件”按键, 选择TZ 400；要显示曲线，可退回到主画面，选择“回波损耗”测量界面，再按“打开文件”选择TZ 400。
3． 附录：
3．1 回波损耗AF、反射系数ρ和实际阻抗Z的关系
AF = 20 * log ( 1 /ρ) ρ = 1 / 10 ^ ( AF / 20 )
ρ= | ( Z – R ) / ( Z + R) | Z = R | (1+ρ) / (1-ρ) |
测量AF就可用以上公式计算反射系数ρ和实际阻抗Z
当R=75Ω时，AF,ρ, Z的计算值如下表：
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
3．2 “交流电力系统阻波器”国家标准GB/T 7330-1998 计算“分流损耗”的方法：
分流损耗：At = 20lg | 1+Z1 / 2 * Zb | (dB) Z1 – 线路特性阻抗的等效值；Zb – 阻塞电阻
下表为分流损耗和阻塞电阻的对应关系：
分流损耗 线路阻抗
240Ω 线路阻抗
300Ω 线路阻抗
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作为分流损耗和以阻塞电阻为基础的分流损耗的最大值，相当于阻塞电阻为输电线特性阻抗的1.41倍。若线路阻抗为400Ω，则阻塞电阻为570Ω。也可以说如果阻波器的分流损耗>2.6dB，阻塞电阻<570Ω时，该阻波器性能不合格。
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