VSWR (znany jako Współczynnik fali stojącej napięcia), jest miarą tego, jak skutecznie energia o częstotliwości radiowej jest przesyłana ze źródła zasilania, przez linię przesyłową, do obciążenia (na przykład z wzmacniacz przez linię przesyłową do antena).

Fale stojące są kluczową wartością dla każdego systemu korzystającego z linii / podajników gdzie pomiary VSWR, Ważny jest stosunek napięcia fali stojącej.

Fale stojące są ważnym zagadnieniem podczas patrzenia na podajniki / linie przesyłowe, a stosunek fali stojącej lub częściej stosunek napięcia fali stojącej, VSWR jest miarą poziomu fal stojących na podajniku.

Fale stojące reprezentują moc, która nie jest przyjmowana przez obciążenie i odbijana z powrotem wzdłuż linii przesyłowej lub podajnika.

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.

Stanpodstawy falowania
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 od źródła do linii przesyłowej lub linii przesyłowej do obciążenia, może to być rezystor, wejście do innego systemu lub antena, poziomy impedancji muszą się zgadzać.

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

Dopasowany podajnik i obciążenie są wymagane do maksymalnego przeniesienia mocy

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.

Moc odbija się, gdy robią to impedancje podajnika i obciążenia nie pasuje

Zobacz także: Dlaczego potrzebuję obwodu nadajnika przed anteną?

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.

Przebiegi napięć i prądów stojących dla niedopasowania małej impedancji przy obciążeniu niższym niż impedancja podajnika

Zobacz także: Narzędzia obliczeniowe VSWR

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.

Stały przebieg napięcia i prądus dla zakończenia podajnika zwarć

Zobacz Also: Zrozumienie odbić i fal stojących w projektowaniu obwodów RF

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.

Przebiegi napięć i prądów stojących dla niedopasowania małej impedancji przy obciążeniu higjej niż impedancja podajnika

Zobacz także: Obliczanie VSWR (SWR)

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.

Napięcie i prąd wzorce fali stojącej dla otwartych zakończenie podajnika obwodu

Zobacz także: Zrób ten obwód przekaźnika radiowego w domu

Definicja VSWR
Definicja VSWR stanowi podstawę wszystkich obliczeń i wzorów.

Definicja VSWR:
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 utrata dowolnego podajnika lub linii przesyłowej. Aby zmierzyć VSWR, w tym punkcie systemu wykrywana jest moc przewijania do przodu i do tyłu, która jest konwertowana na wartość VSWR. W ten sposób VSWR jest mierzony w określonym punkcie, a maksima i minima napięcia nie muszą być określane wzdłuż linii.

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

SWR: SWR oznacza współczynnik fali stojącej. Opisuje fale stojące napięcia i prądu, które pojawiają się na linii. Jest to ogólny opis zarówno fal stojących prądu, jak i napięcia. Jest często używany w połączeniu z miernikami używanymi do wykrywania współczynnika fali stojącej. Zarówno prąd, jak i napięcie rosną i spadają o tę samą proporcję dla danego niedopasowania.

VSWR: VSWR lub współczynnik fali stojącej napięcia ma zastosowanie w szczególności do fal stojących napięcia, które są ustawione na linii zasilającej lub przesyłowej. Ponieważ łatwiej jest wykryć fale stojące napięcia, a w wielu przypadkach napięcia są ważniejsze z punktu widzenia awarii urządzenia, często używa się terminu VSWR, szczególnie w obszarach projektowania RF.

Określenie fale stojące moc jest również widywane czasami. Jest to jednak całkowity błąd, ponieważ moc wyjściowa i odbita są stałe (przy założeniu braku strat w zasilaczu), a moc nie rośnie i nie spada w taki sam sposób, jak przebiegi napięcia i prądu stojące, które są sumą elementów zarówno przednich, jak i odbitych.

Typowy Miernik VSWR używane z tranpalacz

Jak VSWR wpływa na wydajność
Istnieje kilka sposobów, w jakie VSWR wpływa na wydajność a nadajnik system lub dowolny system, który może wykorzystywać RF i dopasowane impedancje.

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

Wzmacniacze mocy nadajnika mogą ulec uszkodzeniu: Zwiększone poziomy napięcia i prądu widoczne na podajniku w wyniku fal stojących mogą uszkodzić moc wyjściową tranzystory 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.

Zabezpieczenie 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.

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.

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”.

Redukcja sygnału w porównaniu do idealnie dopasowanego systemu: Co ciekawe, utrata poziomu sygnału spowodowana słabym VSWR nie jest tak duża, jak niektórzy mogą sobie wyobrazić. Każdy sygnał odbity od obciążenia jest odbijany z powrotem do nadajnika, a ponieważ dopasowanie do nadajnika może umożliwić ponowne odbicie sygnału z powrotem do anteny, poniesione straty są zasadniczo tymi, które są wprowadzane przez podajnik. Jako wskazówka, 30-metrowy przewód koncentryczny ze stratą około 1.5 dB przy 30 MHz oznacza, że antena pracująca z VSWR przy tej częstotliwości będzie dawała tylko nieco ponad 1 dB strat w porównaniu z doskonale dopasowaną anteną.

Współczynnik fali stojącej jest ważnym parametrem dla każdego systemu podajników. Chociaż ustawiane są zarówno fale stojące prądowe, jak i napięciowe, często bardziej szeroko omawiany jest stosunek fali stojącej napięciowej, w związku z czym łatwiej jest je wykryć i zmierzyć.

Zobacz również: Jak obliczyć VSWR
Co to jest VSWR i zwrot strat?
Jak korzystać z miernika VSWR

Poprzednia:5G przybyło do Chicago w 2019 roku. Co stanie się z piątą generacją sieci bezprzewodowej w 2020 roku?

Dalej:Obliczanie VSWR (SWR)

Zostaw wiadomość

Lista komunikatów

Komentarze Ładowanie ...