Dodaj ulubione Ustaw Strona główna
Pozycja:Strona główna >> News

Produkty Kategoria

produkty Tagi

Miejsca Fmuser

Co to jest VSWR i jak mierzyć VSWR?

Date:2021/3/12 14:00:43 Hits:


„VSWR w teorii anten oznacza współczynnik fali stojącej napięcia, zwany również współczynnikiem fali stojącej (SWR). VSWR to pomiar poziomu fali stojącej na linii zasilającej. Inżynierowie RF wiedzą, że jest to bardzo ważna kwestia podczas badania linii zasilających / przesyłowych to Fala stojąca, fala stojąca reprezentuje moc, której obciążenie nie przyjmuje i odbija z powrotem wzdłuż linii przesyłowej lub podajnika, podczas gdy współczynnik fali stojącej jest funkcją współczynnika odbicia, który opisuje moc odbijaną przez antenę. --- - FMUSER ”


UWAGA: Chociaż fale stojące i VSWR są bardzo ważne, często teoria i obliczenia VSWR mogą maskować obraz tego, co się faktycznie dzieje. Na szczęście można uzyskać dobry wgląd w ten temat, nie zagłębiając się zbytnio w teorię VSWR.



Sharing jest opieka!


Treść

1. Co to jest VSWR (współczynnik fali stojącej napięcia)?

2. Co to jest SWR (podstawy fali stojącej)?

3. Ważne wskaźniki parametrów SWR

4. Kalkulator VSWR: Jak obliczyć VSWR?

5. Jak mierzyć współczynnik fali stojącej

6. Często zadawaj pytania

7. Top 10 najlepszych darmowych online Kalkulator VSWR



1. Co to jest VSWR (współczynnik fali stojącej napięcia)


1) Definicja VSWR (współczynnik fali stojącej napięcia)

Współczynnik fali stojącej napięcia (VSWR) definiuje się jako stosunek między transmitowanymi i odbitymi falami stojącymi napięcia w a o częstotliwości radiowej (RF) elektryczny system transmisji. Czasami VSWR jest również wymawiane jako „viswar”. VSWR jest miarą efektywności przesyłania mocy RF ze źródła zasilania przez linię transmisyjną do obciążenia. Typowym przykładem jest plik wzmacniacz podłączony do anteny za pomocą linia przesyłowa. VSWR jest używany jako miara wydajności dla wszystkiego, co przenosi fale radiowe, w tym linii transmisyjnych, kabli elektrycznych, a nawet sygnału w powietrzu. 


Niedopasowanie impedancji skutkuje falami stojącymi wzdłuż linii transmisyjnej, a SWR definiuje się jako stosunek częściowej amplitudy fali stojącej przy anty-węzeł (maksimum) do amplitudy w węźle (minimum) wzdłuż linii.



Definicja VSWR stanowi podstawę dla wszystkich obliczenia i wzory.

Współczynnik fali stojącej napięcia VSWR definiuje się jako stosunek napięcia maksymalnego do minimalnego na linii bezstratnej.


Wynikowy stosunek jest zwykle wyrażany jako stosunek, np. 2: 1, 5: 1 itp. Idealne dopasowanie to 1: 1 i całkowite niedopasowanie, tzn. Zwarcie lub przerwa w obwodzie wynosi ∞: 1.


W praktyce występuje strata na dowolnym podajniku lub linii przesyłowej. Aby zmierzyć VSWR, w tym punkcie systemu wykrywa się moc do przodu i do tyłu, która jest konwertowana na wartość dla VSWR. 


W ten sposób VSWR jest mierzony w określonym punkcie i nie ma potrzeby wyznaczania maksimów i minimów napięcia na całej długości linii.


Przeczytaj także: Jaka jest różnica pomiędzy AM i FM?


Zróbmy krótki film o VSWR! (Źródło: RF elements sro)





2) Główne funkcje VSWR

W zastosowaniu liczba ta opisuje, jak dobrze antena jest dopasowana impedancją do linii radiowej lub transmisyjnej, do której jest podłączona. W połączonej linii niedopasowanie impedancji może spowodować odbicie, czyli właśnie to, na co wygląda - fala odbijająca się z powrotem i idąca w złym kierunku. Rezultatem fal przeciwstawnych jest fala stojąca. Zmniejsza to moc, którą antena odbiera i może wykorzystać do nadawania. Może nawet wypalić nadajnik


VSWR są szeroko stosowane w różnych aplikacjach, takich jak VSWR w antena, VSWR w Telecom, VSWR w mikrofalówce, VSWR w RF, itp. Oto niektóre z głównych zastosowań wraz z objaśnieniem:


Zastosowania VSWR Główne funkcje VSWR 
Antena nadawcza
Współczynnik fali stojącej napięcia (VSWR) jest wskaźnikiem wielkości niedopasowania między antena i przewód zasilający łączący się z nim. Jest to również znane jako współczynnik fali stojącej (SWR). Zakres wartości VSWR wynosi od 1 do ∞. Wartość VSWR poniżej 2 jest uważana za odpowiednią dla większości zastosowań antenowych. Antena może być opisana jako posiadająca „dobre dopasowanie”. Kiedy więc ktoś mówi, że antena jest źle dopasowana, bardzo często oznacza to, że wartość VSWR przekracza 2 dla interesującej nas częstotliwości.
Telekomunikacja W telekomunikacji współczynnik fali stojącej (SWR) jest stosunkiem amplitudy częściowej fali stojącej w antywęzły (maksimum) do amplitudy w sąsiednim węźle (minimum) w elektrycznej linii przesyłowej. 
Mikrofala
Typowymi miernikami wydajności związanymi z liniami i obwodami transmisji mikrofalowej są VSWR, współczynnik odbicia i strata powrotu, a także współczynnik transmisji i tłumienność. Wszystko to można wyrazić za pomocą parametrów rozpraszania, częściej określanych jako parametry S.
RF Współczynnik fali stojącej napięcia (VSWR) jest definiowany jako stosunek między transmitowanymi i odbitymi falami stojącymi napięcia w transmisji elektrycznej o częstotliwości radiowej (RF) system. Jest to miara tego, jak skutecznie moc RF jest przesyłana ze źródła zasilania przez linię transmisyjną do obciążenia

Przeczytaj także:Jak samodzielnie zmierzyć SWR w radiu AM?

Oto podstawowa uproszczona lista wiedzy o częstotliwościach radiowych dostarczona przez technika FMUSER Jimmy'ego. Możesz w pełni zrozumieć VSWR dzięki następującym treściom: 


Jak wyrazić VSWR za pomocą napięcia?
Z definicji VSWR to stosunek najwyższego napięcia (maksymalna amplituda fali stojącej) do najniższego napięcia (minimalna amplituda fali stojącej) w dowolnym miejscu między źródłem a obciążeniem.

VSWR = | V (maks.) | / | V (min) |

V (max) = maksymalna amplituda fali stojącej
V (min) = minimalna amplituda fali stojącej


Jak wyrazić VSWR za pomocą impedancji?
Z definicji VSWR to stosunek impedancji obciążenia do impedancji źródła.

VSWR = ZL / Zo

ZL = impedancja obciążenia
Zo = impedancja źródła

Jaka jest idealna wartość VSWR?
Wartość idealnego VSWR to 1: 1 lub krótko wyrażona jako 1. W tym przypadku moc odbita od obciążenia do źródła wynosi zero.

Jak wyrazić VSWR za pomocą refleksji i mocy do przodu?
Z definicji VSWR jest równy

VSWR = 1 + √ (Pr / Pf) / 1 - √ (Pr / Pf)

gdzie:

Pr = moc odbita
Pf = moc do przodu


Przeczytaj także: Jak zindywidualizować antenę radiową FM | Podstawy i samouczki domowej anteny FM

3) Dlaczego powinno mnie obchodzić VSWR? 

Wartość VSWR przedstawia moc odbitą od obciążenia do źródła. Jest często używany do opisania, ile mocy jest tracone ze źródła (zwykle wzmacniacza wysokiej częstotliwości) przez linię transmisyjną (zwykle kabel koncentryczny) do obciążenia (zwykle anteny).

To jest zła sytuacja: Twój nadajnik spala się z powodu zbyt wysokiej energii.

Oto główny powód:

Cała energia zostaje odbita (na przykład przez przerwę lub zwarcie) na końcu linii, a następnie żadna nie zostaje pochłonięta, tworząc idealną „falę stojącą” na linii. To jest zła, niepożądana sytuacja. W rzeczywistości, gdy moc, która ma być wypromieniowana, wraca do nadajnika z pełną mocą, zwykle powoduje to spalenie tamtejszej elektroniki.

Trudno to zrozumieć? Oto przykład, który może ci pomóc:

Oceaniczny falowód lecący w kierunku brzegu niesie energię w kierunku plaży. Jeśli wpadnie na łagodnie opadającą plażę, cała energia zostanie pochłonięta i nie będzie żadnych fal cofających się od brzegu. Jeśli zamiast pochyłej plaży występuje pionowy falochron, wówczas nadchodzący falowód jest całkowicie odbijany, tak że ściana nie pochłania energii. 




W tym przypadku interferencja między falami przychodzącymi i wychodzącymi wytwarza „falę stojącą”, która w ogóle nie wygląda, jakby się przemieszczała; szczyty pozostają w tych samych pozycjach przestrzennych i po prostu wznoszą się i opadają.

To samo zjawisko zachodzi na linii transmisji radiowej lub radarowej. W tym przypadku chcemy, aby fale na linii (zarówno napięcie, jak i prąd) podróżowały w jedną stronę i przekazywały swoją energię do żądanego obciążenia, którym w tym przypadku może być antena, na którą ma być wypromieniowywana. 


Jeśli cała energia zostanie odbita (na przykład przez przerwę lub zwarcie) na końcu linii, żadna nie zostanie pochłonięta, tworząc idealną „falę stojącą” na linii. 


Odbita fala nie wymaga otwarcia ani zwarcia. Wystarczy niedopasowanie impedancji między linią a obciążeniem. Jeśli fala odbita nie jest tak silna jak fala do przodu, wówczas można zaobserwować pewien wzór „fali stojącej”, ale wartości zerowe nie będą tak głębokie, a szczyty nie będą tak wysokie, jak w przypadku doskonałego odbicia (lub całkowitego niedopasowania).


Przeczytaj także: Dlaczego potrzebujemy współczynnika fali stojącej (SWR)?


Z POWROTEM


2. Co to jest SWR (współczynnik fali stojącej)?


1) Definicja współczynnika fali stojącej (SWR)

Według Wikipedii współczynnik fali stojącej (SWR) zdefiniowany jako:


'' Miara dopasowania impedancji obciążeń do impedancji charakterystycznej linii transmisyjnej lub falowodu w radiotechnice i telekomunikacji. SWR jest zatem stosunkiem fal transmitowanych do odbitych lub stosunkiem amplitudy fali stojącej przy jej maksimum do amplitudy minimum, SWR jest zwykle definiowany jako stosunek napięcia zwany VSWR ”.


Wysoki SWR wskazuje na słabą wydajność linii transmisyjnej i odbitą energię, co może uszkodzić nadajnik i zmniejszyć jego wydajność. Ponieważ SWR powszechnie odnosi się do stosunku napięcia, jest zwykle znany jako współczynnik fali stojącej napięcia (VSWR).


2) Jak VSWR wpływa na działanie systemu nadajnika? 

Istnieje kilka sposobów, w jakie VSWR wpływa na działanie systemu nadajnika lub dowolnego systemu, który może wykorzystywać RF i impedancje dopasowane.

Chociaż zwykle stosuje się termin VSWR, zarówno fale napięciowe, jak i stojące mogą powodować problemy. Niektóre z efektów opisano szczegółowo poniżej:

A. Wzmacniacze mocy nadajnika mogą ulec uszkodzeniu:

Zwiększone poziomy napięcia i prądu widoczne na zasilaczu w wyniku fal stojących mogą uszkodzić tranzystory wyjściowe nadajnika. Urządzenia półprzewodnikowe są bardzo niezawodne, jeśli działają w określonych granicach, ale fale stojące napięcia i prądu na zasilaczu mogą spowodować katastrofalne uszkodzenia, jeśli spowodują, że urządzenie będzie działać poza ich granicami.

B. Ochrona PA zmniejsza moc wyjściową:  

Z uwagi na bardzo realne niebezpieczeństwo wysokich poziomów SWR powodujących uszkodzenie wzmacniacza mocy, wiele nadajników zawiera obwody ochronne, które zmniejszają moc wyjściową nadajnika wraz ze wzrostem SWR. Oznacza to, że słabe dopasowanie między podajnikiem a anteną spowoduje wysoki SWR, co spowoduje zmniejszenie mocy wyjściowej, a tym samym znaczną utratę transmitowanej mocy.

C. Wysokie poziomy napięcia i prądu mogą uszkodzić podajnik:   

Możliwe jest, że wysokie poziomy napięcia i prądu spowodowane wysokim współczynnikiem fali stojącej mogą spowodować uszkodzenie podajnika. Chociaż w większości przypadków podajniki będą działały dobrze w granicach swoich możliwości, a podwojenie napięcia i prądu powinno być możliwe do przyjęcia, istnieją pewne okoliczności, w których można spowodować uszkodzenie. Obecne maksima mogą powodować nadmierne miejscowe nagrzewanie, które może zniekształcić lub stopić zastosowane tworzywa sztuczne, a wysokie napięcia są znane w niektórych przypadkach z wyładowań łukowych.

D. Opóźnienia spowodowane odbiciami mogą powodować zniekształcenia:   

Kiedy sygnał jest odbijany przez niedopasowanie, jest odbijany z powrotem w kierunku źródła, a następnie może być ponownie odbijany z powrotem w kierunku anteny. Wprowadzane jest opóźnienie równe dwukrotności czasu transmisji sygnału wzdłuż podajnika. Jeśli dane są przesyłane, może to powodować zakłócenia między symbolami, aw innym przykładzie, w którym transmitowano telewizję analogową, widać obraz „ducha”.


Co ciekawe, utrata poziomu sygnału spowodowana słabym VSWR nie jest tak duża, jak niektórzy mogą sobie wyobrazić. Każdy sygnał odbity przez obciążenie jest odbijany z powrotem do nadajnika, a ponieważ dopasowanie w nadajniku może umożliwić ponowne odbicie sygnału z powrotem do anteny, poniesione straty są zasadniczo stratami wprowadzanymi przez zasilacz. 


Istnieją inne ważne bity, które należy zmierzyć w wydajności anteny: współczynnik odbicia, utrata niedopasowania i strata odbicia, żeby wymienić tylko kilka. VSWR nie jest ostateczną teorią anten, ale jest ważna.


Przeczytaj także: Co to jest filtr dolnoprzepustowy i jak zbudować filtr dolnoprzepustowy?

3) VSWR vs SWR vs PSWR vs ISWR

Pojęcia VSWR i SWR są często spotykane w literaturze na temat fal stojących w systemach RF, a wielu pyta o różnicę.


● VSWR (współczynnik fali stojącej napięcia):

VSWR lub współczynnik fali stojącej napięcia dotyczy konkretnie fal stojących napięcia ustawianych na linii zasilającej lub linii przesyłowej. Ponieważ łatwiej jest wykryć stojące fale napięciowe, aw wielu przypadkach napięcia są ważniejsze z punktu widzenia uszkodzenia urządzenia, często stosuje się termin VSWR, szczególnie w obszarach projektowania RF.


● SWR (współczynnik fali stojącej):

SWR oznacza współczynnik fali stojącej. Można to postrzegać jako matematyczny wyraz niejednorodności pola elektromagnetycznego (pola EM) w linii przesyłowej, takiej jak kabel koncentryczny. Zwykle SWR definiuje się jako stosunek maksymalnego napięcia o częstotliwości radiowej (RF) do minimalnego napięcia o częstotliwości radiowej wzdłuż linii. Współczynnik fali stojącej (SWR) ma trzy cechy:


SWR ma następujące funkcje:

● Opisuje fale stojące napięcia i prądu pojawiające się na linii. 

● To to ogólny opis fal stojących zarówno prądu, jak i napięcia. 

● To jest często używany w połączeniu z miernikami używanymi do wykrywania współczynnika fali stojącej. 

UWAGA: Zarówno prąd, jak i napięcie rosną i maleją w tej samej proporcji dla danego niedopasowania.


Wysoki SWR wskazuje na słabą wydajność linii transmisyjnej i odbitą energię, co może uszkodzić nadajnik i zmniejszyć jego wydajność. Ponieważ SWR powszechnie odnosi się do stosunku napięcia, jest zwykle znany jako współczynnik fali stojącej napięcia (VSWR).


● PSWR (współczynnik mocy fali stojącej):

Pojęcie współczynnika fali stojącej mocy, które jest również widoczne czasami, jest definiowane jako po prostu kwadrat VSWR. Jest to jednak całkowity błąd, ponieważ moc do przodu i odbijana są stałe (zakładając brak strat w zasilaczu), a moc nie rośnie ani nie spada w taki sam sposób, jak kształty fali stojącej napięcia i prądu, które są sumą zarówno elementów przednich, jak i odbitych.


● ISWR (aktualny współczynnik fali stojącej):

SWR można również zdefiniować jako stosunek maksymalnego prądu RF do minimalnego prądu RF na linii (współczynnik fali stojącej prądu lub ISWR). W większości praktycznych celów ISWR jest tym samym, co VSWR.


Z rozumienia przez niektórych ludzi SWR i VSWR w ich podstawowej formie wynika, że ​​doskonały 1: 1. SWR oznacza, że ​​cała moc, którą wkładasz na linię, jest wypychana z anteny. Jeśli SWR nie wynosi 1: 1, emitujesz więcej mocy niż jest to potrzebne, a część tej mocy jest następnie odbijana z powrotem w dół linii w kierunku nadajnika, a następnie powoduje kolizję, która może spowodować, że sygnał nie będzie tak czysty i jasny.


Ale jaka jest różnica między VSWR a SWR? SWR (współczynnik fali stojącej) to pojęcie, czyli współczynnik fali stojącej. VSWR to właściwie sposób, w jaki dokonujesz pomiaru, mierząc napięcia w celu określenia SWR. Możesz również zmierzyć SWR, mierząc prądy lub nawet moc (ISWR i PSWR). Ale w większości zamiarów i celów, kiedy ktoś mówi SWR, ma na myśli VSWR, w zwykłej rozmowie są one wymienne.


Wydaje się, że rozumiesz pomysł, że jest to związane ze stosunkiem między ilością mocy przekazywanej do anteny a tym, ile jest odbijana z powrotem, oraz że (w większości przypadków) moc jest wypychana do anteny. Jednak stwierdzenia „wystawiasz więcej mocy niż jest to potrzebne”, a następnie „powoduje kolizję, która spowodowałaby, że sygnał nie byłby tak czysty”, są niepoprawne


VSWR kontra Rleflected Power


W przypadku wyższych wartości SWR część lub duża moc jest po prostu odbijana z powrotem do nadajnika. Nie ma to nic wspólnego z czystym sygnałem, a wszystko, co ma związek z ochroną twojego nadajnika przed wypaleniem i SWR jest niezależne od ilości wypompowywanej mocy. Oznacza to po prostu, że przy tej częstotliwości system antenowy nie jest tak wydajny jak promiennik. Oczywiście, jeśli próbujesz nadawać na częstotliwości, wolisz, aby twoja antena miała najniższy możliwy SWR (zwykle wszystko poniżej 2: 1 nie jest takie złe na niższych pasmach, a 1.5: 1 jest dobre na wyższych pasmach). , ale wiele anten wielopasmowych może mieć współczynnik 10: 1 na niektórych pasmach i może się okazać, że są w stanie działać w sposób akceptowalny.


Przeczytaj także: Jak wyeliminować szum na AM i FM Receiver


4) VSWR i wydajność systemu
W idealnym systemie 100% energii jest przesyłane ze stopni mocy do obciążenia. Wymaga to dokładnego dopasowania impedancji źródła (impedancja charakterystyczna linii transmisyjnej i wszystkich jej złącz), a impedancją obciążenia. Napięcie AC sygnału będzie takie samo od końca do końca, ponieważ przechodzi bez zakłóceń.


VSWR a% mocy odbitej


W rzeczywistym systemie niedopasowane impedancje powodują odbicie części mocy z powrotem w kierunku źródła (jak echo). Odbicia te powodują konstruktywne i destrukcyjne zakłócenia, prowadzące do szczytów i dolin napięcia, zmieniających się w czasie i odległości wzdłuż linii przesyłowej. VSWR określa ilościowo te odchylenia napięcia, stąd inna powszechnie stosowana definicja współczynnika fali stojącej napięcia mówi, że jest to stosunek najwyższego napięcia do najniższego napięcia w dowolnym punkcie linii przesyłowej.


W przypadku idealnego systemu napięcie nie zmienia się. Dlatego jego VSWR wynosi 1.0 (lub częściej wyrażany jako stosunek 1: 1). Kiedy pojawiają się odbicia, napięcia się zmieniają, a VSWR jest wyższy, na przykład 1.2 (lub 1.2: 1). Zwiększony VSWR koreluje ze zmniejszoną wydajnością linii transmisyjnej (a tym samym ogólnej nadajnika).


Wydajność linii przesyłowych wzrasta poprzez:
1. Zwiększenie napięcia i współczynnika mocy
2. Zwiększanie napięcia i zmniejszanie współczynnika mocy
3. Spadek napięcia i współczynnika mocy
4. Spadek napięcia i wzrost współczynnika mocy

Istnieją cztery wielkości, które opisują skuteczność przenoszenia mocy z linii do obciążenia lub anteny: VSWR, współczynnik odbicia, strata niedopasowania i strata odbiciowa. 


Na razie, aby wyczuć ich znaczenie, pokazujemy je graficznie na kolejnym rysunku. Trzy warunki: 


● Linie podłączone do dopasowanego obciążenia;
● Linie podłączone do krótkiej anteny monopolowej, która nie jest dopasowana (impedancja wejściowa anteny wynosi 20 - 80 omów, w porównaniu do impedancji linii transmisyjnej 50 omów);
● Linia jest otwarta na końcu, do którego powinna być podłączona antena.




Zielona krzywa - Fala stojąca na linii 50-omowej z dopasowanym obciążeniem 50-omowym na końcu

Z jego parametrami i wartością liczbową w następujący sposób:

parametry  Wartość numeryczna
Impedancja obciążenia
Omów 50 
Współczynnik odbicia

VSWR
1
Utrata niedopasowania
0 dB
Utrata zwrotu
- ∞ dB

Uwaga: [To jest doskonałe; brak fali stojącej; cała moc trafia do anteny / obciążenia]


Niebieska krzywa - Fala stojąca na linii 50 omów do krótkiej anteny jednobiegunowej

Z jego parametrami i wartością liczbową w następujący sposób:

parametry  Wartość numeryczna
Impedancja obciążenia
20 - j80 omów
Współczynnik odbicia 0.3805 - j0.7080
Bezwzględna wartość współczynnika odbicia
0.8038
VSWR
9.2
Utrata niedopasowania
- 4.5 dB
Utrata zwrotu
-1.9 dB

Uwaga: [To nie jest zbyt dobre; moc do obciążenia lub antena spadła o –4.5 dB od dostępnej w dół linii]


Czerwona krzywa - Fala stojąca na linii z otwartym obwodem na lewym końcu (zaciski antenowe)

Z jego parametrami i wartością liczbową w następujący sposób:

parametry  Wartość numeryczna
Impedancja obciążenia

Współczynnik odbicia

VSWR

Utrata niedopasowania
- 0 dB
Utrata zwrotu
0 dB

Uwaga: [To jest bardzo złe: brak mocy przeniesionej poza koniec linii]


Z POWROTEM


3. Istotne wskaźniki parametrów SWR


1) Linie transmisyjne i SWR

Każdy przewodnik przewodzący prąd przemienny może być traktowany jako linia przesyłowa, na przykład te napowietrzne giganty rozprowadzające prąd zmienny w całym krajobrazie. Uwzględnienie wszystkich różnych form linii przesyłowych znacznie wykraczałoby poza zakres tego artykułu, więc ograniczymy dyskusję do częstotliwości od około 1 MHz do 1 GHz i do dwóch popularnych typów linii: koncentrycznej (lub „koncentrycznej”) i przewód równoległy (znany również jako otwarty drut, linia okienna, linia drabinowa lub dwuprzewodowy, jak to nazwiemy), jak pokazano na rysunku 1.



Wyjaśnienie: Kabel koncentryczny (A) składa się z litego lub wielodrutowego przewodu środkowego otoczonego izolacyjnym dielektrykiem z tworzywa sztucznego lub powietrza oraz osłoną rurową wykonaną z litego lub plecionego drutu. Plastikowy płaszcz otacza ekran, aby chronić przewody. Dwuprzewodowy (B) składa się z pary równoległych drutów litych lub linek. Przewody są utrzymywane na miejscu za pomocą formowanego tworzywa sztucznego (linia okienna, dwuprzewodowy) lub izolatorów ceramicznych lub plastikowych (linia drabinowa).



Prąd płynie wzdłuż powierzchni przewodów (patrz pasek boczny „Efekt skóry”) w przeciwnych kierunkach. Co zaskakujące, energia RF płynąca wzdłuż linii tak naprawdę nie płynie w przewodach, w których znajduje się prąd. Porusza się jako fala elektromagnetyczna (EM) w przestrzeni pomiędzy i wokół przewodników. 


Rysunek 1 wskazuje, gdzie znajduje się pole zarówno w kablu koncentrycznym, jak i dwuprzewodowym. W przypadku kabla koncentrycznego pole jest całkowicie zawarte w dielektryku między przewodem środkowym a ekranem. Jednak w przypadku przewodów dwuprzewodowych pole jest najsilniejsze wokół przewodników i między nimi, ale bez otaczającej osłony część pola rozciąga się w przestrzeń wokół linii.


Dlatego właśnie kabel koncentryczny jest tak popularny - nie pozwala na interakcję sygnałów wewnątrz z sygnałami i przewodnikami poza linią. Z drugiej strony, przewody dwużyłowe muszą być trzymane z dala (kilka szerokości linii jest wystarczających) od innych linii zasilających i wszelkiego rodzaju powierzchni metalowych. Dlaczego warto korzystać z dwóch przewodów? Generalnie ma mniejsze straty niż kabel koncentryczny, więc jest lepszym wyborem, gdy ważna jest utrata sygnału.



Samouczek dotyczący linii przesyłowych dla początkujących (źródło: AT&T)



Co to jest efekt skóry?
Powyżej około 1 kHz prądy przemienne płyną w coraz cieńszej warstwie wzdłuż powierzchni przewodników. To jest efekt skóry. Dzieje się tak, ponieważ prądy wirowe wewnątrz przewodnika wytwarzają pola magnetyczne, które wypychają prąd na zewnętrzną powierzchnię przewodnika. Przy 1 MHz w miedzi większość prądu jest ograniczona do zewnętrznej części przewodnika 0.1 mm, a przy 1 GHz prąd jest ściskany w warstwie o grubości zaledwie kilku µm.


Przeczytaj także: Proste i niedrogie majsterkowanie - jak zrobić nadajnik FM?

2) Odbicie i współczynniki transmisji


Współczynnik odbicia to ułamek sygnału padającego odbitego od niedopasowania. Współczynnik odbicia jest wyrażony jako ρ lub Γ, ale te symbole mogą być również używane do reprezentowania VSWR. Jest bezpośrednio powiązany z VSWR wg




 | Γ | = (VSWR - 1) / (VSWR + 1) (A)

Rysunek Jest to ułamek sygnału odbitego z powrotem przez impedancję obciążenia i czasami jest wyrażany w procentach.


Aby uzyskać idealne dopasowanie, żaden sygnał nie jest odbijany przez obciążenie (tj. Jest całkowicie pochłaniany), więc współczynnik odbicia wynosi zero. 


W przypadku przerwy lub zwarcia cały sygnał jest odbijany z powrotem, więc współczynnik odbicia w obu przypadkach wynosi 1. Należy zauważyć, że niniejsza dyskusja dotyczy tylko wielkości współczynnika odbicia.  


Γ ma również powiązany kąt fazowy, który odróżnia zwarcie od obwodu otwartego, a także wszystkie stany pomiędzy nimi. 


Na przykład odbicie od obwodu otwartego powoduje kąt fazowy 0 stopni między falą padającą a odbitą, co oznacza, że ​​sygnał odbity dodaje się w fazie z sygnałem przychodzącym w miejscu obwodu otwartego; tj. amplituda fali stojącej jest dwukrotnie większa niż fali przychodzącej. 


Natomiast zwarcie powoduje powstanie kąta fazowego 180 stopni między sygnałem padającym a odbitym, co oznacza, że ​​sygnał odbity ma przeciwną fazę do sygnału przychodzącego, więc ich amplitudy odejmują, co daje zero. Można to zobaczyć na rysunkach 1a i b.

Tam, gdzie współczynnik odbicia jest ułamkiem sygnału padającego odbitego z powrotem od niedopasowania impedancji w obwodzie lub linii transmisyjnej, współczynnik transmisji jest ułamkiem sygnału padającego, który pojawia się na wyjściu. 


Jest to funkcja sygnału, który jest odbijany, a także interakcji obwodu wewnętrznego. Ma również odpowiednią amplitudę i fazę.




3) Co to jest strata zwrotu i strata wtrąceniowa?

Tłumienność odbicia to stosunek poziomu mocy sygnału odbitego do poziomu mocy sygnału wejściowego wyrażony w decybelach (dB), tj.

RL (dB) = 10 log10 Pi / Pr (B)

Rysunek 2. Tłumienie odbicia i tłumienie wtrąceniowe w bezstratnym obwodzie lub linii przesyłowej.

Na rysunku 2 sygnał 0 dBm, Pi, jest doprowadzany do linii transmisyjnej. Odbita moc, Pr, jest pokazana jako −10 dBm, a strata odbita wynosi 10 dB. Im wyższa wartość, tym lepsze dopasowanie, to znaczy, w przypadku idealnego dopasowania, strata odbicia, idealnie, wynosi ∞, ale strata odbicia od 35 do 45 dB jest zwykle uważana za dobre dopasowanie. Podobnie, w przypadku obwodu otwartego lub zwarcia, moc padająca jest odbijana z powrotem. Strata odbicia w tych przypadkach wynosi 0 dB.

Tłumienność to stosunek poziomu mocy transmitowanego sygnału do poziomu mocy sygnału wejściowego wyrażony w decybelach (dB), tj.

IL (dB) = 10 log10 Pi / Pt (C)

Pi = Pt + Pr; Pt / Pi + Pr / Pi = 1                                                                            

Odnosząc się do rysunku 2, wartość Pr wynosząca -10 dBm oznacza, że ​​odbijane jest 10 procent mocy padającej. Jeśli obwód lub linia przesyłowa jest bezstratna, przesyłane jest 90 procent mocy zdarzenia. Tłumienność wtrąceniowa wynosi zatem około 0.5 dB, co daje transmitowaną moc -0.5 dBm. Gdyby wystąpiły straty wewnętrzne, strata wtrąceniowa byłaby większa.



Z POWROTEM

4) Co to są parametry S?


Postać. Reprezentacja parametru S dwuportowego obwodu mikrofalowego.

Korzystając z parametrów S, można całkowicie scharakteryzować wydajność obwodu RF bez potrzeby znajomości jego wewnętrznego składu. W tym celu obwód jest powszechnie nazywany „czarną skrzynką”. Komponenty wewnętrzne mogą być aktywne (tj. Wzmacniacze) lub pasywne. Jedynymi zastrzeżeniami jest to, że parametry S są określane dla wszystkich częstotliwości i warunków (np. Temperatura, obciążenie wzmacniacza), o które chodzi, oraz że obwód jest liniowy (tj. Jego wyjście jest wprost proporcjonalne do jego sygnału wejściowego). Rysunek 3 przedstawia prosty obwód mikrofalowy z jednym wejściem i jednym wyjściem (zwanymi portami). Każdy port ma sygnał zdarzenia (a) i sygnał odbity (b). Znając parametry S (tj. S11, S21, S12, S22) tego obwodu, można określić jego wpływ na dowolny system, w którym jest zainstalowany.

Parametry S są określane przez pomiar w kontrolowanych warunkach. Korzystając ze specjalnego urządzenia testowego zwanego analizatorem sieci, sygnał (a1) jest wprowadzany do portu 1, a port 2 jest zakończony w systemie o kontrolowanej impedancji (zwykle 50 omów). Analizator jednocześnie mierzy i rejestruje a1, b1 i b2 (a2 = 0). Proces jest następnie odwracany, tzn. Po podaniu sygnału (a2) do portu 2 analizator mierzy a2, b2 i b1 (a1 = 0). W najprostszej postaci analizator sieci mierzy tylko amplitudy tych sygnałów. Nazywa się to skalarnym analizatorem sieci i jest wystarczające do określenia wielkości, takich jak VSWR, RL i IL. Jednak do pełnego scharakteryzowania obwodu potrzebna jest również faza i wymaga użycia wektorowego analizatora sieci. Parametry S są określane przez następujące zależności:

S11 = b1 / a1; S21 = b2 / a1; S22 = b2 / a2; S12 = b1 / a2 (D)

S11 i S22 to odpowiednio współczynniki odbicia portu wejściowego i wyjściowego obwodu; podczas gdy S21 i S12 to współczynniki transmisji obwodu do przodu i do tyłu. RL jest powiązany ze współczynnikami odbicia przez zależności

RLPort 1 (dB) = -20 log10 | S11 | i RLPort 2 (dB) = -20 log10 | S22 | (MI)

IL jest powiązany ze współczynnikami transmisji obwodów przez zależności

IL od portu 1 do portu 2 (dB) = -20 log10 | S21 | i IL od portu 2 do portu 1 (dB) = -20 log10 | S12 | (FA)

Reprezentację tę można rozszerzyć na obwody mikrofalowe z dowolną liczbą portów. Liczba parametrów S rośnie o kwadrat liczby portów, więc matematyka staje się bardziej skomplikowana, ale można nią zarządzać za pomocą algebry macierzy.


5) Co to jest dopasowywanie impedancji?

Impedancja to opór napotykany przez energię elektryczną, gdy oddala się od swojego źródła.  


Synchronizacja impedancji obciążenia i źródła zniweluje efekt prowadzący do maksymalnego transferu mocy. 


Jest to znane jako twierdzenie o maksymalnym przenoszeniu mocy: Twierdzenie o maksymalnym przenoszeniu mocy jest krytyczne w zespołach transmisyjnych o częstotliwości radiowej, w szczególności w ustawieniach anten RF.



Dopasowanie impedancji ma kluczowe znaczenie dla wydajnego działania konfiguracji RF, w których chcesz optymalnie przesuwać napięcie i moc. W projekcie RF dopasowanie impedancji źródła i obciążenia zmaksymalizuje transmisję mocy RF. Anteny otrzymają maksymalny lub optymalny transfer mocy, gdy ich impedancja jest dopasowana do impedancji wyjściowej źródła transmisji.

Impedancja 50 omów jest standardem w projektowaniu większości systemów i komponentów RF. Kabel koncentryczny, który stanowi podstawę łączności w szeregu zastosowań RF, ma typową impedancję 50 omów. Badania RF podjęte w latach dwudziestych XX wieku wykazały, że optymalna impedancja dla przesyłania sygnałów RF będzie wynosić od 1920 do 30 omów, w zależności od napięcia i transferu mocy. Posiadanie stosunkowo znormalizowanej impedancji pozwala na dopasowanie okablowania do komponentów takich jak anteny WiFi czy Bluetooth, PCB i tłumiki. Szereg kluczowych typów anten ma impedancję 50 omów, w tym ZigBee GSM GPS i LoRa

Współczynnik odbicia - Wikipedia

Współczynnik odbicia - źródło: Wikipedia


Niedopasowanie impedancji prowadzi do odbić napięcia i prądu, a w konfiguracjach RF oznacza to, że moc sygnału zostanie odbita z powrotem do źródła, a proporcja zależy od stopnia niedopasowania. Można to scharakteryzować za pomocą współczynnika fali stojącej napięcia (VSWR), który jest miarą wydajności przenoszenia mocy RF ze źródła do obciążenia, takiego jak antena.

Niedopasowanie między impedancjami źródła i obciążenia, na przykład antena 75 omów i okablowanie koncentryczne 50 omów, można przezwyciężyć za pomocą szeregu urządzeń dopasowujących impedancję, takich jak rezystory szeregowe, transformatory, montowane powierzchniowo podkładki dopasowujące impedancję lub tunery antenowe.

W elektronice dopasowywanie impedancji obejmuje tworzenie lub zmianę obwodu lub aplikacji elektronicznej lub zestawu komponentów tak, aby impedancja obciążenia elektrycznego była zgodna z impedancją źródła zasilania lub napędu. Obwód jest zaprojektowany lub nastawiony tak, że impedancje wydają się takie same.




Patrząc na systemy zawierające linie przesyłowe, należy zrozumieć, że źródła, linie przesyłowe / podajniki i obciążenia mają charakterystyczną impedancję. 50Ω jest bardzo powszechnym standardem dla aplikacji RF, chociaż w niektórych systemach czasami mogą występować inne impedancje.


Aby uzyskać maksymalny transfer mocy ze źródła do linii przesyłowej lub linii transmisyjnej do obciążenia, czy to rezystora, wejścia do innego systemu, czy anteny, poziomy impedancji muszą być zgodne.

Innymi słowy w przypadku systemu 50Ω źródło lub generator sygnału musi mieć impedancję źródła 50Ω, linia transmisyjna musi mieć 50Ω, podobnie jak obciążenie.



Problemy powstają, gdy energia jest przenoszona na linię przesyłową lub podajnik i przemieszcza się w kierunku obciążenia. Jeśli występuje niedopasowanie, tzn. Impedancja obciążenia nie odpowiada impedancji linii przesyłowej, nie jest możliwe przeniesienie całej mocy.


Ponieważ moc nie może zniknąć, moc, która nie jest przenoszona na ładunek, musi gdzieś pójść i tam wraca wzdłuż linii przesyłowej z powrotem w kierunku źródła.



Kiedy tak się dzieje, napięcia i prądy fal przednich i odbitych w podajniku dodają lub odejmują w różnych punktach wzdłuż podajnika zgodnie z fazami. W ten sposób powstają fale stojące.


Sposób, w jaki występuje efekt, można zademonstrować za pomocą liny. Jeśli jeden koniec pozostanie wolny, a drugi zostanie przesunięty w górę lub w dół, można zaobserwować ruch fal wzdłuż linii. Jeśli jednak jeden koniec zostanie ustalony, ustawiany jest ruch fali stojącej i widoczne są punkty minimalnej i maksymalnej wibracji.


Gdy rezystancja obciążenia jest niższa niż impedancja podajnika, wówczas ustawiane są wielkości prądu. Tutaj całkowity prąd w punkcie obciążenia jest wyższy niż w idealnie dopasowanej linii, podczas gdy napięcie jest niższe.



Wartości prądu i napięcia wzdłuż podajnika zmieniają się wzdłuż podajnika. W przypadku małych wartości mocy odbitej kształt fali jest prawie sinusoidalny, ale w przypadku większych wartości bardziej przypomina sinusoidę z pełną falą. Ten przebieg składa się z napięcia i prądu z mocy przewodzenia plus napięcia i prądu z mocy odbitej.



W odległości jednej czwartej długości fali od obciążenia połączone napięcia osiągają maksymalną wartość, a prąd jest minimalny. W odległości połowy długości fali od obciążenia napięcie i prąd są takie same jak przy obciążeniu.

Podobna sytuacja występuje, gdy rezystancja obciążenia jest większa niż impedancja podajnika, jednak tym razem całkowite napięcie przy obciążeniu jest wyższe niż wartość idealnie dopasowanej linii. Napięcie osiąga minimum w odległości jednej czwartej długości fali od obciążenia, a prąd jest maksymalny. Jednak w odległości połowy długości fali od obciążenia napięcie i prąd są takie same jak przy obciążeniu.



Następnie, gdy na końcu linii znajduje się obwód otwarty, wzorzec fali stojącej dla podajnika jest podobny do zwarcia, ale z odwróconymi wzorcami napięcia i prądu.



Z POWROTEM


6) Co to jest energia odbita?
Kiedy transmitowana fala uderza w granicę, taką jak ta między bezstratną linią przesyłową a obciążeniem (patrz rysunek 1 poniżej), część energii zostanie przekazana do obciążenia, a część zostanie odbita. Współczynnik odbicia odnosi się do fal przychodzących i odbitych jako:

Γ = V- / V + (równanie 1)

Gdzie V- to fala odbita, a V + to fala nadchodząca. VSWR jest związany z wielkością współczynnika odbicia napięcia (Γ) przez:

VSWR = (1 + | Γ |) / (1 - | Γ |) (Równanie 2)


Rysunek 1. Obwód linii przesyłowej ilustrujący granicę niedopasowania impedancji między linią przesyłową a obciążeniem. Odbicia pojawiają się na granicy wyznaczonej przez Γ. Fala padająca to V +, a fala odblaskowa to V-.


VSWR można mierzyć bezpośrednio za pomocą miernika SWR. Do pomiaru współczynników odbicia portu wejściowego (S11) i portu wyjściowego (S22) można użyć przyrządu testowego RF, takiego jak wektorowy analizator sieci (VNA). S11 i S22 są równoważne Γ odpowiednio na porcie wejściowym i wyjściowym. VNA z trybami matematycznymi mogą również bezpośrednio obliczać i wyświetlać wynikową wartość VSWR.


Stratę powrotną na portach wejściowych i wyjściowych można obliczyć ze współczynnika odbicia, S11 lub S22, w następujący sposób:


RLIN = 20log10 | S11 | dB (równanie 3)

RLOUT = 20log10 | S22 | dB (równanie 4)


Współczynnik odbicia oblicza się z impedancji charakterystycznej linii przesyłowej i impedancji obciążenia w następujący sposób:


Γ = (ZL - ZO) / (ZL ​​+ ZO) (Równanie 5)


Gdzie ZL to impedancja obciążenia, a ZO to impedancja charakterystyczna linii przesyłowej (rysunek 1).


VSWR można również wyrazić w kategoriach ZL i ZO. Podstawiając równanie 5 do równania 2, otrzymujemy:


VSWR = [1 + | (ZL - ZO) / (ZL ​​+ ZO) |] / [1 - | (ZL - ZO) / (ZL ​​+ ZO) |] = (ZL + ZO + | ZL - ZO |) / (ZL + ZO - | ZL - ZO |)


Dla ZL> ZO, | ZL - ZO | = ZL - ZO


W związku z tym:


VSWR = (ZL + ZO + ZL - ZO) / (ZL ​​+ ZO - ZL + ZO) = ZL / ZO. (Równanie 6)
Dla ZL <ZO, | ZL - ZO | = ZO - ZL


W związku z tym:


VSWR = (ZL + ZO + ZO - ZL) / (ZL ​​+ ZO - ZO + ZL) = ZO / ZL. (Równ. 7)


Zauważyliśmy powyżej, że VSWR jest specyfikacją podaną w formie stosunku w stosunku do 1, jako przykład 1.5: 1. Istnieją dwa specjalne przypadki VSWR, ∞: 1 i 1: 1. Stosunek nieskończoności do jednego występuje, gdy obciążenie jest obwodem otwartym. Stosunek 1: 1 występuje, gdy obciążenie jest idealnie dopasowane do impedancji charakterystycznej linii przesyłowej.


VSWR jest definiowany na podstawie fali stojącej, która powstaje na samej linii przesyłowej przez:


VSWR = | VMAX | / | VMIN | (Równ. 8)

Gdzie VMAX to maksymalna amplituda, a VMIN to minimalna amplituda fali stojącej. W przypadku dwóch narzuconych fal maksimum występuje przy konstruktywnej interferencji między falami przychodzącymi i odbijanymi. A zatem:


VMAX = V + + V- (równanie 9)


dla maksymalnej konstruktywnej ingerencji. Minimalna amplituda występuje przy interferencji dekonstrukcyjnej lub:

VMIN = V + - V- (równanie 10)


Podstawianie równań 9 i 10 do równań wydajności 8


VSWR = | VMAX | / | VMIN | = (V + + V -) / (V + - V-) (Równanie 11)

Zamień równanie 1 na równanie 11, otrzymujemy:


VSWR = V + (1 + | Γ |) / (V + (1 - | Γ |) = (1 + | Γ |) / (1 - | Γ |) (Równanie 12)


Równanie 12 to równanie 2 podane na początku tego artykułu.


Z POWROTEM


4. VSWR Calculator: Jak obliczyć VSWR? 


Składowa napięcia fali stojącej w jednolitej linii przesyłowej składa się z fali do przodu (o amplitudzie Vf) nałożonej na falę odbitą (o amplitudzie Vr). Odbicia występują w wyniku nieciągłości, takich jak niedoskonałość w zwykłej linii transmisyjnej lub gdy linia transmisyjna jest zakończona inną niż charakterystyczną impedancją.


Jeśli jesteś zainteresowany określeniem wydajności anten, VSWR powinien być zawsze mierzony na samych zaciskach antenowych, a nie na wyjściu nadajnika. Z powodu strat omowych w okablowaniu nadawczym powstanie złudzenie posiadania lepszej anteny VSWR, ale dzieje się tak tylko dlatego, że straty te tłumią wpływ nagłego odbicia na zaciskach anteny.

Ponieważ antena jest zwykle umieszczona w pewnej odległości od nadajnika, do przesyłania mocy między nimi wymagana jest linia zasilająca. Jeśli linia zasilająca nie ma strat i pasuje zarówno do impedancji wyjściowej nadajnika, jak i do impedancji wejściowej anteny, wówczas do anteny zostanie dostarczona maksymalna moc. W takim przypadku VSWR będzie wynosić 1: 1, a napięcie i prąd będą stałe na całej długości linii zasilającej.


1) Obliczanie VSWR

Strata odbiciowa jest miarą w dB stosunku mocy fali padającej do fali odbitej i definiujemy ją jako wartość ujemną.


Strata odbicia = 10 log (Pr / Pi) = 20 log (Er / Ei)

Na przykład, jeśli obciążenie ma straty odbiciowe na poziomie -10 dB, wówczas odbijana jest 1/10 mocy padającej. Im wyższa strata odbicia, tym mniej energii jest faktycznie tracone.

Interesująca jest również strata wynikająca z niedopasowania. Jest to miara tego, jak bardzo transmitowana moc jest tłumiona z powodu odbicia. Daje go następująca zależność:


Utrata wynikająca z niedopasowania = 10 log (1 -p2)


Na przykład z Tabeli nr 1 antena o VSWR 2: 1 miałaby współczynnik odbicia 0.333, utratę niedopasowania -0.51 dB i stratę zwrotną -9.54 dB (11% mocy nadajnika jest odbijane z powrotem )


2) Bezpłatna tabela obliczeń VSWR


Oto prosty wykres obliczeniowy VSWR. 


Zawsze pamiętaj, że VSWR powinien być liczbą większą niż 1.0


VSWR Współczynnik odbicia (Γ) Odbita moc (%) Utrata napięcia
Moc odbita (dB)
Utrata zwrotu
Utrata niedopasowania (dB)
1
0.00 0.00 0 -Nieskończoność Nieskończoność 0.00
1.15
0.070 0.5 7.0 -23.13 23.13 0.021
1.25 0.111 1.2 11.1 -19.08 19.08 0.054
1.5
0.200 4.0 20.0 -13.98 13.98 0.177
1.75 0.273 7.4 10.
-11.73 11.29 0.336
1.9 0.310
9.6 31.6 -10.16 10.16 0.440
2.0 0.333 11.1
33.3 -9.54 9.540 0.512
2.5 0.429 18.4 42.9 -7.36 7.360 0.881
3.0 0.500 25.0 50.0 -6.02 6.021 1.249
3.5
0.555 30.9 55.5 -5.11 5.105 1.603
4.0
0.600 36.0 60.0 -4.44
4.437 1.938
4.5
0.636 40.5 63.6 -3.93

3.926

2.255
5.0 0.666 44.4 66.6 -3.52 3.522 2.553
10 0.818 66.9 81.8 -1.74 1.743 4.807
20 0.905 81.9 90.5 -0.87 0.8693 7.413
100 0.980 96.1 98.0 -0.17 0.1737 14.066
... ... ... ... ... ...
...


100
100


Dodatkowy odczyt: VSWR w antenie



Współczynnik fali stojącej napięcia (VSWR) wskazuje wielkość niedopasowania między anteną a podłączoną do niej linią zasilającą. Jest to również znane jako współczynnik fali stojącej (SWR). Zakres wartości VSWR wynosi od 1 do ∞. 


Wartość VSWR poniżej 2 jest uważana za odpowiednią dla większości zastosowań antenowych. Antena może być opisana jako posiadająca „dobre dopasowanie”. Kiedy więc ktoś mówi, że antena jest źle dopasowana, bardzo często oznacza to, że wartość VSWR przekracza 2 dla interesującej nas częstotliwości. 


Utrata zwrotu jest kolejną interesującą specyfikacją i została omówiona bardziej szczegółowo w sekcji Teoria anten. Powszechnie wymagana konwersja dotyczy strat zwrotnych i VSWR, a niektóre wartości są zestawione w tabeli na wykresie wraz z wykresem tych wartości w celu szybkiego odniesienia.


Skąd pochodzą te obliczenia? Cóż, zacznij od wzoru na VSWR:



Jeśli odwrócimy ten wzór, możemy obliczyć współczynnik odbicia (lub stratę odbicia, s11) z VSWR:



Teraz ten współczynnik odbicia jest faktycznie zdefiniowany w kategoriach napięcia. Naprawdę chcemy wiedzieć, ile mocy jest odbijane. Będzie to proporcjonalne do kwadratu napięcia (V ^ 2). W związku z tym moc odbita w procentach będzie wynosić:



Możemy przeliczyć moc odbitą na decybele w prosty sposób:



Wreszcie moc jest albo odbijana, albo dostarczana do anteny. Kwota dostarczona do anteny jest zapisywana jako () i jest po prostu (1- ^ 2). Jest to znane jako utrata niedopasowania. To jest ilość mocy, która jest tracona z powodu niedopasowania impedancji i możemy to dość łatwo obliczyć:



I to wszystko, co musimy wiedzieć, aby przejść między VSWR, stratą s11 / zwrotów i utratą niedopasowania. Mam nadzieję, że spędziłeś tak wspaniały czas jak ja.


Tabela przeliczeniowa - dBm na dBW i W (wat)

W tej tabeli przedstawiamy, jak odpowiadające sobie wartości mocy w dBm, dBW i Watt (W).

Moc (dBm)
Moc (dBW)
Moc ((W) wat)
100 
70 
10 MW
90 
60 
1 MW
80 
50 
100 KW
70 
40 
10 KW
60 
30 
1 KW
50 
20 
W 100
40 
10 
W 10
30  
0
W 1
20 
-10 
100 mW
10 
-20 
10 mW

-30 
1 mW
-10 
-40 
100 μW
-20 
-50 
10 μW
-30 
-60 
1 μW
-40 
-70 
100 nW
-50 
-80 
10 nW
-60 
-90 
1 nW
-70 
-100 
100 pW
-80 
-110 
10 pW
-90 
-120 
1 pW
-100 
-130 
0.1 pW
-∞ 
-∞ 
W 0
gdzie:
dBm = decybele-miliwaty
dBW = decybel-wat
MW = megawat
KW = kilowat
W = wat
mW = miliwaty
μW = mikrowat
nW = nanowat
pW = pikowaty


Z POWROTEM


3) Formuła VSWR

Ten program jest apletem do obliczania współczynnika fali stojącej napięcia (VSWR).

Podczas konfigurowania systemu antenowego i nadajnika ważne jest, aby unikać niedopasowania impedancji w dowolnym miejscu w systemie. Każde niedopasowanie oznacza, że ​​pewna część fali wyjściowej jest odbijana z powrotem w kierunku nadajnika i system staje się nieefektywny. Niedopasowania mogą wystąpić na interfejsach między różnymi urządzeniami, np. Nadajnikiem, kablem i anteną. Anteny mają impedancję, która zwykle wynosi 50 omów (gdy antena ma właściwe wymiary). W przypadku odbicia w kablu wytwarzane są fale stojące.


Formuła VSWR i współczynnik odbicia:

Równanie 1
Współczynnik odbicia Γ definiuje się jako
Równanie 2
VSWR lub współczynnik fali stojącej napięcia
Formuła
Formuła

Gamma
ZL = wartość w omach obciążenia (zazwyczaj antena)
Zo = impedancja charakterystyczna linii przesyłowej w omach
Sigma

Biorąc pod uwagę, że ρ będzie zmieniać się od 0 do 1, obliczone wartości VSWR będą wynosić od 1 do nieskończoności.

Obliczone wartości
między -1 ≦ Γ ≦ 1.
Obliczone wartości
1 lub 1: 1.
Gdy wartość wynosi „-1”.
Oznacza, że ​​występuje 100% odbicie i żadna moc nie jest przenoszona na obciążenie. Fala odbita jest o 180 stopni poza fazą (odwrócona) wraz z falą padającą.
Z otwartym obwodem

Jest to stan otwartego obwodu bez podłączonej anteny. Oznacza to, że ZL jest nieskończone i wyrazy Zo znikną w równaniu 1, pozostawiając Γ = 1 (100% odbicie) i ρ = ​​1.


Żadna moc nie jest przekazywana, a VSWR będzie nieskończony.
Gdy wartość wynosi „1”.
Oznacza, że ​​występuje 100% odbicie i żadna moc nie jest przenoszona na obciążenie. Fala odbita jest w fazie z falą padającą.
Z zwarciem

Wyobraź sobie, że koniec kabla ma zwarcie. Oznacza to, że ZL wynosi 0, a równanie 1 obliczy Γ = -1 i ρ = ​​1.


Żadna moc nie jest przekazywana, a VSWR jest nieskończony.
Gdy wartość wynosi „0”.
Oznacza, że ​​nie dochodzi do odbicia, a cała energia jest przenoszona na obciążenie. (IDEAŁ)
Z prawidłowo dopasowaną anteną.
Po podłączeniu prawidłowo dobranej anteny cała energia jest przekazywana do anteny i zamieniana na promieniowanie. ZL wynosi 50 omów, a równanie 1 obliczy Γ jako zero. Zatem VSWR będzie równe dokładnie 1.
N / A N / A Z nieprawidłowo dopasowaną anteną.
Kiedy podłączona jest niepoprawnie dopasowana antena, impedancja nie będzie już wynosić 50 omów, nastąpi niedopasowanie impedancji i część energii zostanie odbita z powrotem. Ilość odbijanej energii zależy od poziomu niedopasowania, więc VSWR będzie miała wartość powyżej 1.

W przypadku użycia kabla o nieprawidłowej impedancji charakterystycznej


Kabel / linia transmisyjna używana do podłączenia anteny do nadajnika będzie musiała mieć odpowiednią impedancję charakterystyczną Zo. 


Zazwyczaj kable koncentryczne mają 50 omów (75 omów dla telewizorów i satelity), a ich wartości zostaną wydrukowane na samych kablach. 


Ilość odbitej energii zależy od poziomu niedopasowania, dlatego VSWR będzie miał wartość powyżej 1.


Review:

Co to są fale stojące? Obciążenie jest podłączone do końca linii przesyłowej, a sygnał płynie wzdłuż niego i wchodzi do obciążenia. Jeśli impedancja obciążenia nie jest zgodna z impedancją linii transmisyjnej, część fali wędrującej jest odbijana z powrotem w kierunku źródła.


Kiedy pojawia się odbicie, przemieszczają się one z powrotem w dół linii transmisyjnej i łączą się z falami padającymi, aby wytworzyć fale stojące. Należy zauważyć, że powstająca fala wydaje się być nieruchoma i nie rozchodzi się jak fala normalna i nie przenosi energii w kierunku obciążenia. Fala ma obszary maksymalnej i minimalnej amplitudy zwane odpowiednio anty-węzłami i węzłami.


Po podłączeniu anteny, jeśli VSWR wynosi 1.5, wydajność energetyczna wynosi 96%. Gdy wytwarzany jest VSWR 3.0, sprawność energetyczna wynosi 75%. W rzeczywistości nie zaleca się przekraczania VSWR o wartości 3.


Z POWROTEM


5. Jak mierzyć współczynnik fali stojącej - wyjaśnienie w Wikipedii
Do pomiaru współczynnika fali stojącej można zastosować wiele różnych metod. Najbardziej intuicyjna metoda wykorzystuje linię szczelinową, która jest odcinkiem linii transmisyjnej z otwartą szczeliną, która umożliwia sondzie wykrywanie rzeczywistego napięcia w różnych punktach wzdłuż linii. 


W ten sposób można bezpośrednio porównać wartości maksymalne i minimalne. Ta metoda jest stosowana na częstotliwościach VHF i wyższych. Przy niższych częstotliwościach takie linie są niepraktycznie długie. Sprzęgacze kierunkowe mogą być używane w zakresie HF poprzez częstotliwości mikrofalowe. 


Niektóre mają długość ćwierćfalową lub dłuższą, co ogranicza ich użycie do wyższych częstotliwości. Inne typy sprzęgaczy kierunkowych próbkują prąd i napięcie w jednym punkcie ścieżki transmisji i matematycznie łączą je w taki sposób, aby reprezentować moc płynącą w jednym kierunku.


Powszechny typ miernika SWR / miernika mocy używany w amatorskich zastosowaniach może zawierać sprzęgacz dwukierunkowy. Inne typy wykorzystują pojedynczy łącznik, który można obracać o 180 stopni w celu próbkowania mocy przepływającej w dowolnym kierunku. Sprzęgacze jednokierunkowe tego typu są dostępne dla wielu zakresów częstotliwości i poziomów mocy oraz z odpowiednimi wartościami sprzężenia dla zastosowanego miernika analogowego.


Kierunkowy watomierz wykorzystujący obrotowy element łącznika kierunkowego


Moc do przodu i odbitą mierzone przez sprzęgacze kierunkowe można wykorzystać do obliczenia WFS. Obliczenia mogą być wykonywane matematycznie w formie analogowej lub cyfrowej lub przy użyciu metod graficznych wbudowanych w miernik jako dodatkowa skala lub poprzez odczyt z punktu przecięcia się dwóch igieł tego samego miernika.


Powyższe przyrządy pomiarowe mogą być używane „w linii”, tzn. Pełna moc przetwornika może przepływać przez urządzenie pomiarowe, aby umożliwić ciągłe monitorowanie SWR. Inne przyrządy, takie jak analizatory sieci, kierunkowe sprzęgacze małej mocy i mostki antenowe używają małej mocy do pomiaru i muszą być podłączone zamiast nadajnika. Obwody mostkowe mogą być używane do bezpośredniego pomiaru rzeczywistych i urojonych części impedancji obciążenia oraz do wykorzystywania tych wartości do wyznaczania SWR. Metody te mogą dostarczyć więcej informacji niż tylko SWR lub moc do przodu i odbitej. [11] Samodzielne analizatory antenowe wykorzystują różne metody pomiarowe i mogą wyświetlać SWR i inne parametry wykreślone w funkcji częstotliwości. Używając sprzęgaczy kierunkowych i mostka w połączeniu, możliwe jest wykonanie przyrządu liniowego, który odczytuje bezpośrednio w złożonej impedancji lub w SWR. [12] Dostępne są również samodzielne analizatory antenowe, które mierzą wiele parametrów.


Z POWROTEM



6. Często zadawaj pytania

1) Co powoduje wysoki VSWR?

Jeśli VSWR jest zbyt wysoki, potencjalnie może być zbyt dużo energii odbijanej z powrotem do wzmacniacza mocy, powodując uszkodzenie obwodów wewnętrznych. W idealnym systemie byłoby VSWR 1: 1. Przyczyną wysokiego współczynnika VSWR może być użycie niewłaściwego obciążenia lub coś nieznanego, na przykład uszkodzona linia transmisyjna.


2) Jak zmniejszyć VSWR?

Jedną z technik redukcji odbitego sygnału z wejścia lub wyjścia dowolnego urządzenia jest umieszczenie tłumika przed lub za urządzeniem. Tłumik redukuje odbity sygnał dwukrotnie w stosunku do wartości tłumienia, podczas gdy przesyłany sygnał otrzymuje nominalną wartość tłumienia. (Wskazówki: aby podkreślić, jak ważne są VSWR i RL dla Twojej sieci, rozważ zmniejszenie wydajności z VSWR z 1.3: 1 do 1.5: 1 - jest to zmiana w utracie odbicia z 16 dB do 13 dB).


3) Czy strata zwrotu S11?

W praktyce najczęściej podawanym parametrem w odniesieniu do anten jest S11. S11 przedstawia, ile mocy jest odbijane od anteny i dlatego jest określane jako współczynnik odbicia (czasami zapisywane jako gamma: lub strata odbicia ... Ta akceptowana moc jest albo wypromieniowywana, albo pochłaniana jako straty w antenie.


4) Dlaczego mierzy się VSWR?

VSWR (współczynnik fali stojącej napięcia) to miara tego, jak skutecznie moc o częstotliwości radiowej jest przesyłana ze źródła zasilania przez linię transmisyjną do obciążenia (na przykład ze wzmacniacza mocy przez linię transmisyjną do anteny). . W idealnym systemie 100% energii jest przesyłane.


5) Jak naprawić wysoki VSWR?

Jeśli antena jest zamontowana nisko na pojeździe, np. Na zderzaku lub za kabiną pickupa, sygnał może odbijać się z powrotem do anteny, powodując wysoki SWR. Aby temu zaradzić, trzymaj antenę przynajmniej 12 cali powyżej linii dachu i umieść antenę jak najwyżej na pojeździe.


6) Co to jest dobra lektura VSWR?
Najlepszy możliwy odczyt to 1.01: 1 (strata odbicia 46 dB), ale zwykle odczyt poniżej 1.5: 1 jest akceptowalny. Poza idealnym światem w większości przypadków występuje 1.2: 1 (strata odbicia 20.8 dB). Aby zapewnić dokładny odczyt, najlepiej podłączyć miernik do podstawy anteny.


7) Czy 1.5 SWR jest dobre?
Tak to jest! Idealny zakres to SWR 1.0-1.5. Jest miejsce na ulepszenia, gdy zakres wynosi SWR 1.5 - 1.9, ale SWR w tym zakresie powinien nadal zapewniać odpowiednią wydajność. Czasami, z powodu zmiennych instalacji lub pojazdów, niemożliwe jest uzyskanie niższego SWR.


8) Jak sprawdzić SWR bez miernika?
Oto kroki, aby dostroić radio CB bez miernika SWR:
1) Znajdź obszar z ograniczonymi zakłóceniami.
2) Upewnij się, że masz dodatkowe radio.
3) Ustaw oba radia na ten sam kanał.
4) Mów do jednego radia i słuchaj przez drugie.
5) Odsuń jedno radio i zanotuj, kiedy dźwięk jest czysty.
6) W razie potrzeby wyreguluj antenę.


9) Czy wszystkie anteny CB wymagają dostrojenia?
Chociaż strojenie anteny nie jest wymagane do działania twojego systemu CB, jest kilka ważnych powodów, dla których zawsze powinieneś dostroić antenę: Poprawiona wydajność - odpowiednio dostrojona antena będzie ZAWSZE działać wydajniej niż niestrojona antena.


10) Dlaczego mój SWR rośnie, kiedy mówię?

Jedną z najczęstszych przyczyn wysokich odczytów SWR jest nieprawidłowe podłączenie miernika SWR do radia i anteny. W przypadku nieprawidłowego podłączenia odczyty będą zgłaszane jako bardzo wysokie, nawet jeśli wszystko jest zainstalowane idealnie. Zapoznaj się z tym artykułem, aby upewnić się, że miernik SWR jest prawidłowo zainstalowany.


7. Najlepsze darmowe online Kalkulator VSWR w 2021 roku

https://www.microwaves101.com/calculators/872-vswr-calculator
http://rfcalculator.mobi/vswr-forward-reverse-power.html
https://www.everythingrf.com/rf-calculators/vswr-calculator
https://www.pasternack.com/t-calculator-vswr.aspx
https://www.antenna-theory.com/definitions/vswr-calculator.php
http://www.flexautomotive.net/flexcalc/VSWR2/VSWR.aspx
https://www.allaboutcircuits.com/tools/vswr-return-loss-calculator/
http://www.csgnetwork.com/vswrlosscalc.html
https://www.ahsystems.com/EMC-formulas-equations/VSWR.php
http://cgi.www.telestrian.co.uk/cgi-bin/www.telestrian.co.uk/vswr.pl
https://www.changpuak.ch/electronics/calc_14.php
https://chemandy.com/calculators/return-loss-and-mismatch-calculator.htm
https://www.atmmicrowave.com/calculator/vswr-calculator/
http://www.emtalk.com/vswr.php




Z POWROTEM


Sharing jest opieka!


Zostaw wiadomość 

Imię i nazwisko *
E-mail *
Telefon
Adres
Kod Zobacz kod weryfikacyjny? Kliknij odświeżyć!
Wiadomość
 

Lista komunikatów

Komentarze Ładowanie ...
Strona główna| O nas| Produkty| News | Pobierz| Klasy| Informacje zwrotne| Napisz do nas| Usługi
FMUSER FM / TV Broadcast One-Stop dostawca
  Napisz do nas