Поўнае кіраўніцтва па КСВ ад FMUSER [Абноўлена ў 2022 г.]

У тэорыі антэн КСВ скарочана ад каэфіцыента стаячай хвалі напружання. 

КСВ - гэта вымярэнне ўзроўню стаялай хвалі на фідэрнай лініі, яно таксама вядома як каэфіцыент стаячай хвалі (КСВ). 

Мы ведаем, што стаячая хваля, якая тлумачыць каэфіцыент стаялай хвалі, з'яўляецца такім важным фактарам, які варта ўлічваць інжынерам пры правядзенні радыёчастотных тэхнічных даследаванняў антэн.

Нягледзячы на ​​тое, што стаячыя хвалі і КСВ вельмі важныя, часта тэорыя і разлікі КСВ могуць маскіраваць уяўленне аб тым, што адбываецца на самой справе. На шчасце, можна атрымаць добрае ўяўленне аб гэтай тэме, не паглыбляючыся занадта глыбока ў тэорыю КСВ.

Але што такое КСВ і што гэта значыць для вяшчання? Гэты блог з'яўляецца найбольш поўным кіраўніцтвам аб КСВ, уключаючы тое, што гэта такое, як ён працуе, і ўсё, што вам трэба ведаць аб КСВ. 

Давайце працягнем даследаваць!

Сумеснае выкарыстанне клопат!

1. Што такое КСВ? Асновы каэфіцыента стаялай хвалі напружання

1) Пра КСВР 

-Вызначэнне КСВ

Што такое КСВ? Прасцей кажучы, КСВ вызначаецца як стаўленне паміж стаячымі хвалямі напружання пераданай і адлюстраванай у радыёчастата (РЧ) сістэма электраперадачы. 

-Скарачэнне ад VSWR

КСВ з'яўляецца скарочаным ад каэфіцыент стаячай хвалі напружання, гэта часам вымаўляецца як «viswar».

-Як КСВ завод

КСВН разглядаецца як вымярэнне таго, наколькі эфектыўна перадаецца ВЧ магутнасць - ад крыніцы харчавання іd затым ідзе праз лінію перадачы, і, нарэшце, ідзе у нагрузку.

-КСВ у вяшчанні

КСВ is выкарыстоўваецца ў якасці меры эфектыўнасці для ўсяго, што перадаецца RF, уключаючы лініі перадачы, электрычныя кабелі і нават сігнал у паветры. Распаўсюджаны прыклад - узмацняльнік магутнасці, падлучаны да антэны праз лінію перадачы. Вось чаму вы таксама можаце разглядаць КСВ як стаўленне максімальнага да мінімальнага напружання на лініі без страт.

2) Якія асноўныя Fсаюзы КСВР?

КСВ шырока выкарыстоўваюцца ў розных прылажэннях, напрыклад у антэна, тэлекам, мікрахвалевая печ, радыёчастотная (RF) І г.д. 

Вось некаторыя з асноўных прыкладанняў з тлумачэннем:

Прыкладання VSWR	Асноўныя функцыі VSWR
Перадаючы антэна	Каэфіцыент напружання ў нязменнай хвалі (VSWR) - гэта паказчык неадпаведнасці паміж стаўканя і лінія падачы, якая злучаецца з ёй. Гэта таксама вядома як каэфіцыент пастаяннай хвалі (КСВ). Дыяпазон значэнняў для VSWR складае ад 1 да ∞. Значэнне VSWR менш за 2 лічыцца прыдатным для большасці прыкладанняў антэн. Антэну можна ахарактарызаваць як "добра адпавядае". Такім чынам, калі хтосьці кажа, што антэна дрэнна супадае, вельмі часта гэта азначае, што значэнне VSWR перавышае 2 для частаты, якая цікавіць.
Тэлекамунікацыя	У тэлекамунікацыях каэфіцыент стаялай хвалі (КСВ) - гэта стаўленне амплітуды частковай стаялай хвалі на антывузеле (максімальнай) да амплітуды ў суседнім вузле (мінімальнай) у лініі электраперадачы.
Мікрахвалевая печ	Агульнымі паказчыкамі прадукцыйнасці, звязанымі з мікрахвалевымі лініямі і схемамі, з'яўляюцца VSWR, каэфіцыент адлюстравання і вяртаннен страта, а таксама каэфіцыент перадачы і ўносныя страты. Усё гэта можа быць выказана з дапамогай параметраў рассейвання, якія часцей называюць S-параметрамі.
RF	Каэфіцыент стаялай хвалі напружання (VSWR) вызначаецца як суадносіны паміж перададзенай і адлюстраванай напружаннем стаялых хваляў у радыёчастотнай (ВЧ) электрычнай перадачы сістэмныёсць. Гэта паказчык эфектыўнасці перадачы ВЧ-магутнасці ад крыніцы харчавання па лініі электраперадачы ў нагрузку

3) Даведайцеся, як выразіць КСВ у тэхніка Джымі

Вось асноўны спрошчаны спіс ведаў па радыёчастотнай тэхніцы, прадастаўлены нашым радыётэхнічным спецыялістам Джымі. Давайце лзарабіць больш аб КСВ праз наступнае Змест: 

- Выраз КСВ з дапамогай напружання

Па вызначэнні, VSWR - гэта стаўленне найвышэйшага напружання (максімальнай амплітуды стаялай хвалі) да самага нізкага напружання (мінімальнай амплітуды стаялай хвалі) дзе-небудзь паміж крыніцай і нагрузкай.

VSWR = | V (макс.) | / | V (мін) |

V (макс.) = Максімальная амплітуда стаялай хвалі
V (мін) = мінімальная амплітуда стаялай хвалі

- Выраз КСВ з дапамогай імпедансу

Па вызначэнні, VSWR - гэта суадносіны імпедансу нагрузкі і імпедансу крыніцы.

VSWR = ZL / Zo

ZL = імпеданс нагрузкі
Zo = імпеданс крыніцы

Якое ідэальнае значэнне VSWR?
Значэнне ідэальнага каэфіцыента каэфіцыента карыснага сілкавання складае 1: 1 альбо коратка выражаецца як 1. У гэтым выпадку адлюстраваная магутнасць ад нагрузкі да крыніцы роўная нулю.

- Выраз КСВ з дапамогай адлюстравання і прамой магутнасці

Па вызначэнні VSWR роўна

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

дзе:

Pr = адлюстраваная магутнасць
Pf = Магутнасць наперад

3) Чаму я павінен клапаціцца аб КСВ? Чаму гэта важна?

Вызначэнне КСВ з'яўляецца асновай для ўсіх разлікаў і формул КСВ. 

У злучанай лініі неадпаведнасць імпедансу можа выклікаць адлюстраванне, што менавіта так і гучыць - хваля, якая адскоквае назад і ідзе ў няправільным кірунку. 

Асноўная прычына: Уся энергія адлюстроўваецца (напрыклад, пры абрыве або кароткім замыканні) у канцы лініі, затым ні адна не паглынаецца, ствараючы ідэальную «стаячую хвалю» на лініі. 

Вынікам процілеглых хваляў з'яўляецца стаячая хваля. Гэта памяншае магутнасць, якую антэна атрымлівае і можа выкарыстоўваць для вяшчання. Гэта можа нават згараць перадатчык. 

Значэнне VSWR ўяўляе магутнасць, адлюстраваную ад нагрузкі да крыніцы. Часта выкарыстоўваецца для апісання таго, наколькі моц губляецца ад крыніцы (звычайна ўзмацняльнік высокай частоты) праз лінію перадачы (звычайна кааксіяльны кабель) да нагрузкі (звычайна антэны).

Гэта дрэнная сітуацыя: ваш перадатчык згарае з-за залішняй энергіі.

На самай справе, калі магутнасць, прызначаная для выпраменьвання, вяртаецца ў перадатчык на поўную моц, звычайна там выпальваецца электроніка.

Цяжка зразумець? Вось прыклад, які можа вам дапамагчы:

Акіянскія хвалі, якія рухаюцца да берага, нясуць энергію да пляжу. Калі ён падбягае да пляжу з спадзістым нахілам, уся энергія паглынаецца, і няма хваль, якія вяртаюцца ад берага. 

Калі замест нахільнага пляжу прысутнічае вертыкальная дамба, то паток хвалі, які паступае, цалкам адлюстроўваецца, так што сцяна не паглынае энергія. 

Умяшанне паміж уваходнай і выходнай хвалямі ў гэтым выпадку стварае "стаячую хвалю", якая зусім не падобна на тое, што яна падарожнічае; вяршыні застаюцца ў аднолькавых прасторавых пазіцыях і проста ідуць уверх і ўніз.

Такая ж з'ява адбываецца на радыё- або радыёлакацыйнай лініі перадачы. 

У гэтым выпадку мы хочам, каб хвалі на лініі (і напружанне, і ток) рухаліся ў адзін бок і ўкладвалі сваю энергію ў патрэбную нагрузку, якая ў гэтым выпадку можа быць антэнай, дзе яна павінна быць выпраменьвана. 

Калі ўся лінія энергіі адлюстроўваецца (напрыклад, пры разрыве або кароткім замыканні) у канцы лініі, то ніводная не паглынаецца, ствараючы ідэальную "стаячую хвалю" на лініі. 

Не патрабуецца абрыў або кароткае замыканне, каб выклікаць адлюстраваную хвалю. Усё, што патрабуецца, гэта неадпаведнасць імпедансу паміж лініяй і нагрузкай. 

Калі адлюстраваная хваля не такая моцная, як пярэдняя хваля, то будзе назірацца некаторая карціна «стаячай хвалі», але нулі не будуць такімі глыбокімі, а пікі — не такімі высокімі, як для ідэальнага адлюстравання (або поўнага несупадзення).

2. Што такое КСВ?

1) SWR Вызначэнне

Паводле Вікіпедыі, каэфіцыент стаялай хвалі (КСВ) вызначаецца як:

'' Мера ўзгаднення імпедансу нагрузак з характэрным імпедансам лініі электраперадачы або хвалявода ў радыётэхніцы і тэлекамунікацыях. Такім чынам, КСВ - гэта суадносіны паміж перададзенай і адлюстраванай хвалямі альбо суадносінамі паміж амплітудай стаялай хвалі на максімальным узроўні і амплітудай мінімуму, КСВ звычайна вызначаецца як стаўленне напружання, якое называецца КСВ.

Высокі КСВ сведчыць аб нізкай эфектыўнасці лініі перадачы і адлюстраванай энергіі, што можа пашкодзіць перадатчык і знізіць эфектыўнасць перадатчыка. 

Паколькі КСВ звычайна адносіцца да каэфіцыента напружання, ён звычайна вядомы як каэфіцыент стаялай хвалі напружання (КСВ).

2) Як VSWR уплывае на прадукцыйнасць сістэмы перадатчыка? 

Існуе некалькі спосабаў, па якіх VSWR ўплывае на працу сістэмы перадатчыка або любой сістэмы, якая можа выкарыстоўваць ВЧ і адпаведныя імпедансы.

Хоць звычайна выкарыстоўваецца тэрмін VSWR, і напружанне, і напружанне стаяць хвалі могуць выклікаць праблемы. Некаторыя афекты падрабязна апісаны ніжэй:

-Узмацняльнікі магутнасці перадатчыка могуць быць пашкоджаны

Падвышаны ўзровень напружання і току, які назіраецца на фідэры ў выніку стоячых хваль, можа пашкодзіць выхадныя транзістары перадатчыка. Паўправадніковыя прыборы вельмі надзейныя, калі працуюць у зададзеных межах, але напружанне і ток стоячых хваль на падачы могуць прывесці да катастрафічных пашкоджанняў, калі яны прымусяць прыбор працаваць за іх межамі.

-PA Protection зніжае выхадную магутнасць

Улічваючы вельмі рэальную небяспеку высокага ўзроўню ККП, які можа прывесці да пашкоджання ўзмацняльніка магутнасці, многія перадатчыкі ўтрымліваюць схему абароны, якая памяншае выхад з перадатчыка па меры павелічэння КСВ. Гэта азначае, што дрэннае супадзенне паміж прыладай харчавання і антэнай прывядзе да высокага ККД, што прывядзе да памяншэння выходнай магутнасці і, такім чынам, да значнай страты перададзенай магутнасці.

-Высокія ўзроўні напружання і току могуць пашкодзіць фідэр

Цалкам магчыма, што высокі ўзровень напружання і току, выкліканы высокім стаўленнем хвалі, можа прывесці да пашкоджання падавальніка. Хоць у большасці выпадкаў кармушкі працуюць добра ў межах сваіх межаў, і падваенне напружання і току павінна быць у стане размясціцца, ёсць некаторыя сітуацыі, калі шкода можа быць нанесена. Цяперашнія максімумы могуць выклікаць залішняе мясцовае нагрэў, што можа сказіць альбо расплавіць выкарыстаныя пластмасы, а высокія напружання, як вядома, пры некаторых абставінах выклікаюць стральбу.

- Затрымкі, выкліканыя адлюстраваннямі, могуць выклікаць скажэнне:   

Калі сігнал адлюстроўваецца несупадзеннем, ён адлюстроўваецца назад да крыніцы, а затым можа быць адлюстраваны назад да антэны. 

Ўводзіцца затрымка, роўная падвоенаму часу перадачы сігналу па фідэру. 

Калі даныя перадаюцца, гэта можа выклікаць міжсімвалавыя перашкоды, а ў іншым прыкладзе, калі перадавалася аналагавае тэлебачанне, бачылася «прывідная» выява.

Цікава, што страта ўзроўню сігналу, выкліканая дрэнным КСВ, не такая вялікая, як некаторыя могуць сабе ўявіць. 

Любы сігнал, адлюстраваны нагрузкай, адлюстроўваецца назад да перадатчыка, і, паколькі ўзгадненне на перадатчыку можа дазволіць сігналу зноў адбівацца назад на антэну, страты, панесеныя ў асноўным, з'яўляюцца тымі, што ўносяцца фідэрам. 

Ёсць і іншыя важныя біты для вымярэння эфектыўнасці антэны: каэфіцыент адлюстравання, страты неадпаведнасці і страты вяртання, каб назваць некалькі. КСВ не з'яўляецца канцом тэорыі антэн, але гэта важна.

3) VSWR супраць SWR супраць PSWR супраць ISWR

Тэрміны VSWR і SWR часта сустракаюцца ў літаратуры пра стаячыя хвалі ў сістэмах РФ, і многія пытаюцца пра розніцу.

-КСВ

КСВН або каэфіцыент стаячай хвалі напружання прымяняецца менавіта да стаячых хваль напружання, якія ўсталёўваюцца на фідэры або лініі перадачы. 

Паколькі стаячыя хвалі напружання лягчэй выявіць, а ў многіх выпадках напружання з'яўляюцца больш важнымі з пункту гледжання паломкі прылады, часта выкарыстоўваецца тэрмін КСВ, асабліва ў абласцях праектавання РЧ.

-КСВ

КСВ азначае каэфіцыент стаялай хвалі. Вы можаце разглядаць гэта як матэматычнае выражэнне нераўнамернасці электрамагнітнага поля (ЭМ-поля) на такой лініі перадачы, як кааксіяльны кабель. 

Звычайна КСВ вызначаецца як стаўленне максімальнага радыёчастотнага (РЧ) напружання да мінімальнага ВЧ напружання ўздоўж лініі. Каэфіцыент стаялай хвалі (КСВ) мае тры асаблівасці:

SWR мае наступныя асаблівасці:

● Ён апісвае стаялыя хвалі напружання і току, якія з'яўляюцца на лініі. 

● Гэта з'яўляецца агульным апісаннем як стаячых хваль току, так і напружання. 

● Гэта часта выкарыстоўваецца ў спалучэнні з метрамі, якія выкарыстоўваюцца для выяўлення каэфіцыента стаялай хвалі. 

УВАГА: І ток, і напружанне ўзрастаюць і падаюць аднолькава для дадзенай неадпаведнасці.

Высокі каэфіцыент карыснага дзеяння сведчыць аб дрэннай эфектыўнасці лініі перадачы і адлюстраванай энергіі, якая можа пашкодзіць перадатчык і знізіць эфектыўнасць перадатчыка. Паколькі КСВ звычайна адносіцца да суадносін напружання, яго звычайна называюць каэфіцыентам стаялай хвалі напружання (VSWR).

● PSWR (каэфіцыент стаялай хвалі):

Тэрмін каэфіцыент стаялай хвалі, які таксама сустракаецца часам, вызначаецца як проста квадрат VSWR. Аднак гэта поўная памылка, паколькі прамая і адлюстраваная магутнасць з'яўляюцца пастаяннымі (пры ўмове адсутнасці страт сілкавальніка), а магутнасць не ўзрастае і не падае гэтак жа, як і напружанне і бягучыя сігналы, якія складаюць суму як прамых, так і адлюстраваных элементаў.

● ISWR (каэфіцыент бягучай хвалі):

Каэфіцыент каэфіцыента карыснага дзеяння таксама можа быць вызначаны як стаўленне максімальнага ВЧ-току да мінімальнага ВЧ-току на лініі (суадносіны бягучай стаялай хвалі альбо ISWR). Для большасці практычных мэт ISWR - гэта тое ж самае, што і VSWR.

З разумення некаторых людзей SWR і VSWR у іх асноўнай форме вынікае, што ідэальнае 1: 1. SWR азначае, што ўся магутнасць, якую вы падаеце на лінію, выцясняецца з антэны. Калі каэфіцыент SWR не 1: 1, вы выдаяце больш магутнасці, чым неабходна, і частка гэтай магутнасці потым адлюстроўваецца назад па лініі да вашага перадатчыка, а затым выклікае сутыкненне, якое прывядзе да таго, што ваш сігнал будзе не такім чыстым і ясна.

Але ў чым розніца паміж VSWR і SWR? SWR (каэфіцыент стаялай хвалі) - гэта паняцце, гэта значыць каэфіцыент стаялай хвалі. VSWR - гэта фактычна тое, як вы робіце вымярэнне, вымяраючы напружанне, каб вызначыць КСВ. Вы таксама можаце вымераць КСВ, вымераючы ток ці нават магутнасць (ISWR і PSWR). Але ў большасці выпадкаў, калі хтосьці кажа, што КСВ яны маюць на ўвазе КСВ, у агульнай размове яны ўзаемазаменныя.

Вы, здаецца, разумееце думку, што гэта звязана з суадносінамі паміж тым, наколькі магутнасць ідзе да антэны, і колькі адлюстроўваецца назад, і што (у большасці выпадкаў) магутнасць выцясняецца на антэну. Аднак заявы "вы выдаяце больш энергіі, чым трэба" і "потым выклікае сутыкненне, якое прывядзе да таго, што ваш сігнал будзе не такім чыстым", няслушныя

VSWR супраць адлюстраванай магутнасці

У выпадках больш высокага каэфіцыента карыснага дзеяння частка альбо вялікая частка магутнасці проста адлюстроўваецца назад на перадатчыку. Гэта не мае нічога агульнага з чыстым сігналам, і ўсё, што тычыцца абароны вашага перадатчыка ад выгарання і КСВ, незалежна ад колькасці электраэнергіі, якую вы адпампоўваеце. Гэта проста азначае, што на частаце антэнная сістэма не такая эфектыўная, як выпраменьвальнік. Зразумела, калі вы спрабуеце перадаваць на частаце, вы аддалі перавагу б, каб ваша антэна мела максімальна магчымы каэфіцыент каэфіцыента карыснай памылкі (звычайна ўсё, што менш за 2: 1, не так дрэнна ў ніжніх дыяпазонах, а 1.5: 1 - у вышэйшых) , але многія шматдыяпазонныя антэны могуць знаходзіцца ў 10: 1 на некаторых дыяпазонах, і вы можаце выявіць, што ўмееце працаваць прымальным спосабам.

4) VSWR і эфектыўнасць сістэмы
У ідэальнай сістэме 100% энергіі перадаецца ад этапаў магутнасці да нагрузкі. Для гэтага патрабуецца дакладнае супадзенне імпедансу крыніцы (характэрны імпеданс лініі электраперадачы і ўсіх яе раздымаў) і супраціў нагрузкі. Пераменнае напружанне сігналу будзе аднолькавым з канца ў канец, бо яно праходзіць без перашкод.

VSWR супраць% адлюстраванай магутнасці

У рэальнай сістэме несупадзенне імпедансаў прымушае адлюстроўваць частку магутнасці назад да крыніцы (напрыклад, рэха). Гэтыя адлюстраванні выклікаюць канструктыўныя і разбуральныя перашкоды, што прыводзіць да пікаў і паніжэнняў напружання, якія змяняюцца ў залежнасці ад часу і адлегласці ўздоўж лініі электраперадачы. VSWR колькасна ацэньвае гэтыя дысперсіі напружання, таму яшчэ адно часта выкарыстоўванае азначэнне каэфіцыента напружання ў пастаяннай хвалі заключаецца ў тым, што гэта стаўленне найвышэйшага напружання да самага нізкага напружання ў любой кропцы лініі электраперадачы.

Для ідэальнай сістэмы напружанне не змяняецца. Такім чынам, яго VSWR складае 1.0 (або больш звычайна выяўляецца як суадносіны 1: 1). Калі адбываюцца адлюстраванні, напружанне змяняецца, і каэфіцыент напружання вышэй, напрыклад, 1.2 (альбо 1.2: 1). Павелічэнне VSWR карэлюе са зніжэннем эфектыўнасці лініі перадачы (і, такім чынам, агульнай эфектыўнасці перадатчыка).

Эфектыўнасць ліній электраперадач павялічваецца за кошт:
1. Павелічэнне напружання і каэфіцыента магутнасці
2. Павелічэнне напружання і памяншэнне каэфіцыента магутнасці
3. Зніжэнне напружання і каэфіцыента магутнасці
4. Зніжэнне напружання і павелічэнне каэфіцыента магутнасці

Ёсць чатыры велічыні, якія апісваюць эфектыўнасць перадачы магутнасці ад лініі да нагрузкі або антэны: VSWR, каэфіцыент адлюстравання, страта несупадзення і зваротная страта. 

У цяперашні час, каб атрымаць адчуванне іх значэння, мы пакажам іх графічна на наступным малюнку. Тры ўмовы: 

● лініі, падлучаныя да ўзгодненай нагрузкі;
● Лініі, падлучаныя да кароткай манапольнай антэны, якая не супадае (уваходны імпеданс антэны складае 20 - j80 Ом, у параўнанні з імпедансам лініі перадачы 50 Ом);
● Лінія адкрыта ў тым канцы, куды павінна была быць падлучана антэна.

Зялёная крывая - Пастаянная хваля на 50-омнай лініі з узгодненай 50-ом нагрузкай на канцы

З яго параметрамі і лікавым значэннем наступным чынам:

параметры	Лікавае значэнне
Супраціў нагрузкі	50 Ом
Каэфіцыент адлюстравання	0
КСВ	1
Страта неадпаведнасці	0 дб
Зваротная страта	- ∞ дБ
Заўвага: [Гэта ідэальна; адсутнасць стаялай хвалі; уся магутнасць ідзе на антэну / нагрузку]

Блакітная крывая - Стоячая хваля на 50 Ом у кароткай манапольнай антэне

З яго параметрамі і лікавым значэннем наступным чынам:

параметры	Лікавае значэнне
Супраціў нагрузкі	20 - j80 Ом
Каэфіцыент адлюстравання	0.3805 - j0.7080
Абсалютнае значэнне каэфіцыента адлюстравання	0.8038
КСВ	9.2
Страта неадпаведнасці	- 4.5 дБ
Зваротная страта	-1.9 ДБ
Заўвага: [Гэта не надта добра; магутнасць нагрузкі альбо антэны ўпала на –4.5 дБ ад даступнай падарожнай лініі]

Чырвоная Крывая - Пастаянная хваля на лініі з разрывам ланцуга на левым канцы (антэнныя клемы)

З яго параметрамі і лікавым значэннем наступным чынам:

параметры	Лікавае значэнне
Супраціў нагрузкі	∞
Каэфіцыент адлюстравання	1
КСВ	∞
Страта неадпаведнасці	- 0 дБ
Зваротная страта	0 дб
Заўвага: [Гэта вельмі дрэнна: за мінулы канец лініі не перадаецца сіла]

▲НАЗАД▲

3. Важныя паказчыкі параметраў КСВ

1) Трансмісійныя лініі і КСВ

Любы праваднік, які прапускае пераменны ток, можа разглядацца як лінія перадачы, напрыклад, тыя гіганты, якія размяркоўваюць пераменны ток па ландшафце. Уключэнне ўсіх розных формаў ліній перадачы будзе значна выходзіць за рамкі гэтага артыкула, таму мы абмяркуем абмеркаванне частотамі прыблізна ад 1 МГц да 1 ГГц і двума распаўсюджанымі тыпамі ліній: кааксіяльнай (або "кааксіяльнай") і паралельны правадыр (ён жа адкрыты провад, аконная лінія, лесвічная лінія або двухкабельны, як мы будзем гэта называць), як паказана на малюнку 1.

Тлумачэнне: Кааксіяльны кабель (А) складаецца з цвёрдага або шматжыльнага цэнтральнага правадыра, акружанага ізаляцыйным пластыкавым альбо паветраным дыэлектрыкам, і трубчастага экрана, які ўяўляе сабой цвёрдую або тканую драцяную аплётку. Пластыкавая куртка акружае шчыт, каб абараніць праваднікі. Двухкабельны (B) складаецца з пары паралельных суцэльных або шматжыльных правадоў. Правады ўтрымліваюцца альбо з дапамогай фармаванага пластыка (аконная лінія, двайны адвод) альбо з дапамогай керамічных альбо пластыкавых ізалятараў (лесвічная лінія).

Ток цячэ па паверхні праваднікоў (гл. Бакавую панэль "Эфект скуры") у процілеглых напрамках. Дзіўна, але радыёчастотная энергія, якая працякае па лініі, на самай справе не цячэ ў правадніках, дзе знаходзіцца ток. Ён рухаецца ў выглядзе электрамагнітнай (ЭМ) хвалі ў прасторы паміж і вакол праваднікоў. 

На малюнку 1 паказана, дзе поле размешчана як у кааксіальным, так і ў двухпровадным канале. Для кааксіяльнага поля поле цалкам змяшчаецца ў дыэлектрыку паміж цэнтральным правадніком і экранам. Аднак для двухвядучага поле наймацнейшае вакол і паміж праваднікамі, але без навакольнага шчыта, частка поля распаўсюджваецца на прастору вакол лініі.

Вось чаму кааксія настолькі папулярная - яна не дазваляе сігналам унутры ўзаемадзейнічаць з сігналамі і праваднікамі па-за лініяй. З іншага боку, двайны адвод павінен быць аддалены (дастаткова некалькіх шырынь ліній) ад іншых ліній падачы і любых металічных паверхняў. Навошта выкарыстоўваць двайны свінец? Як правіла, ён мае меншыя страты, чым кааксіяльны, таму з'яўляецца лепшым выбарам, калі страта сігналу з'яўляецца важным фактарам.

Падручнік па ЛЭП для пачаткоўцаў (Крыніца: AT&T)

Што такое эфект скуры?

Звыш 1 кГц пераменны ток працякае ўсё больш тонкім пластом уздоўж паверхні праваднікоў. Гэта эфект скуры. Гэта адбываецца таму, што віхравыя токі ўнутры правадыра ствараюць магнітныя палі, якія падштурхоўваюць ток да вонкавай паверхні правадыра. Пры 1 МГц у медзі большасць току абмежавана на знешнюю 0.1 мм правадыра, а на 1 Ггц ток сціскаецца ў пласт таўшчынёй у некалькі мкм.

2) Каэфіцыенты адлюстравання і перадачы

Каэфіцыент адлюстравання - гэта частка падаючага сігналу, адлюстраваная ад неадпаведнасці. Каэфіцыент адлюстравання выражаецца як ρ альбо Γ, але гэтыя сімвалы могуць таксама выкарыстоўвацца для прадстаўлення КСВ. Гэта непасрэдна звязана з VSWR па

 | Γ | = (VSWR - 1) / (VSWR + 1) (A)

Малюнак. Гэта доля сігналу, адлюстраванага зваротным супрацівам нагрузкі, і часам выражаецца ў працэнтах.

Для ідэальнага супадзення ні адзін сігнал не адлюстроўваецца нагрузкай (гэта значыць, ён цалкам паглынаецца), таму каэфіцыент адлюстравання роўны нулю. 

Для размыкання або кароткага замыкання ўвесь сігнал адлюстроўваецца назад, таму каэфіцыент адлюстравання ў абодвух выпадках роўны 1. Звярніце ўвагу, што ў гэтым абмеркаванні разглядаецца толькі велічыня каэфіцыента адлюстравання.  

Γ таксама мае адпаведны фазавы вугал, які адрознівае кароткае замыканне і размыканне, а таксама ўсе станы паміж імі. 

Напрыклад, адлюстраванне ад разрыву ланцуга прыводзіць да 0-градуснага фазавага вугла паміж падаючай і адлюстраванай хваляй, што азначае, што адлюстраваны сігнал дадаецца ў фазу з уваходным сігналам у месцы размыкання ланцуга; гэта значыць амплітуда стаялай хвалі ўдвая большая, чым амплітуда якая паступае хвалі. 

Наадварот, кароткае замыканне прыводзіць да 180-градуснага фазавага вугла паміж падаючым і адлюстраваным сігналам, што азначае, што адлюстраваны сігнал супрацьлеглы па фазе ўваходнаму сігналу, таму іх амплітуды памяншаюцца, у выніку чаго атрымліваецца нуль. Гэта відаць на малюнках 1a і b.

Калі каэфіцыент адлюстравання - гэта доля падаючага сігналу, адлюстраванага назад ад неадпаведнасці імпедансу ў ланцугу або лініі перадачы, каэфіцыент перадачы - гэта доля падаючага сігналу, які з'яўляецца на выхадзе. 

Гэта функцыя адлюстраванага сігналу, а таксама ўзаемадзеяння ўнутраных ланцугоў. Ён таксама мае адпаведную амплітуду і фазу.

3) Што такое страта вяртання і страта ўводу?

Зваротныя страты - гэта суадносіны ўзроўню магутнасці адлюстраванага сігналу да ўзроўню магутнасці ўваходнага сігналу, выражанага ў дэцыбелах (дБ), г.зн.

RL (дБ) = 10 log10 Pi / Pr (B)

Малюнак 2. Страта вяртання і ўстаўка ў ланцуг або лінію перадачы без страт.

На малюнку 2 да лініі перадачы падаецца сігнал 0 дБм, Pi. Адлюстраваная магутнасць, Pr, паказваецца як -10 дБм, а зваротная страта складае 10 дБ. Чым вышэй значэнне, тым лепш супадзенне, гэта значыць для ідэальнага супадзення зваротная страта ў ідэале складае ∞, але зваротная страта ад 35 да 45 дБ звычайна лічыцца ўдалым супадзеннем. Сапраўды гэтак жа для разрыву ланцуга або кароткага замыкання падаючая магутнасць адлюстроўваецца назад. Зваротная страта ў гэтых выпадках складае 0 дБ.

Страта пры ўстаўцы - гэта адносіна ўзроўню магутнасці перададзенага сігналу да ўзроўню магутнасці ўваходнага сігналу, выражаная ў дэцыбелах (дБ), г.зн.

IL (дБ) = 10 log10 Pi / Pt (C)

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

Спасылаючыся на малюнак 2, Pr -10 дБм азначае, што адлюстроўваецца 10 адсоткаў падаючай магутнасці. Калі ланцуг або лінія перадачы без страт, перадаецца 90 адсоткаў падаючай магутнасці. Такім чынам, убудаваныя страты складаюць прыблізна 0.5 дБ, у выніку чаго магутнасць перадачы складае -0.5 дБм. Калі б былі ўнутраныя страты, страты ад устаўкі былі б большымі.

4) Што такое S-параметры?

Мал. Прадстаўленне S-параметру двухпортовой мікрахвалевай схемы.

Выкарыстоўваючы S-параметры, ВЧ-характарыстыкі ланцуга можна цалкам ахарактарызаваць без неабходнасці ведаць яе ўнутраны склад. Для гэтых мэтаў схему звычайна называюць "чорнай скрыняй". Унутраныя кампаненты могуць быць актыўнымі (узмацняльнікамі) і пасіўнымі. Адзіныя ўмовы заключаюцца ў тым, што S-параметры вызначаюцца для ўсіх частат і ўмоў (напрыклад, тэмпературы, зрушэння ўзмацняльніка), і што схема павінна быць лінейнай (г.зн. яе выхад прама прапарцыйны ўваходнаму). На малюнку 3 прадстаўлена простая мікрахвалевая схема з адным уваходам і адным выхадам (так званыя парты). Кожны порт мае сігнал здарэння (а) і адлюстраваны сігнал (б). Ведаючы S-параметры (г.зн. S11, S21, S12, S22) гэтай схемы, можна вызначыць яе ўплыў на любую сістэму, у якой яна ўсталявана.

S-параметры вызначаюцца шляхам вымярэння ў кантраляваных умовах. З дапамогай спецыяльнай выпрабавальнай апаратуры, званай сеткавым аналізатарам, сігнал (a1) паступае ў порт 1, порт 2 заканчваецца ў сістэме з кіраваным імпедансам (звычайна 50 Ом). Аналізатар адначасова вымярае і запісвае a1, b1 і b2 (a2 = 0). Затым працэс адбываецца зваротным шляхам, т. Е. Пры ўваходзе сігналу (a2) у порт 2 аналізатар вымярае a2, b2 і b1 (a1 = 0). У самым простым выглядзе сеткавы аналізатар вымярае толькі амплітуды гэтых сігналаў. Гэта называецца скалярным аналізатарам сеткі і дастаткова для вызначэння такіх велічынь, як VSWR, RL і IL. Аднак для поўнай характарыстыкі схемы неабходная фаза, якая патрабуе выкарыстання вектарнага аналізатара сеткі. S-параметры вызначаюцца наступнымі суадносінамі:

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

S11 і S22 - каэфіцыенты адлюстравання ўваходнага і выхаднага порта ланцуга, адпаведна; у той час як S21 і S12 - каэфіцыенты перадачы і зваротнай перадачы ланцуга. RL звязана з каэфіцыентамі адлюстравання залежнасцямі

RLPort 1 (дБ) = -20 log10 | S11 | і RLPort 2 (дБ) = -20 log10 | S22 | (E)

ІЛ звязана з каэфіцыентамі перадачы ланцугоў залежнасцю

ILад порта 1 да порта 2 (дБ) = -20 log10 | S21 | і ILад порта 2 да порта 1 (дБ) = -20 log10 | S12 | (F)

Гэта ўяўленне можа быць распаўсюджана на мікрахвалевыя схемы з адвольнай колькасцю партоў. Колькасць S-параметраў павялічваецца на квадрат колькасці партоў, таму матэматыка становіцца больш актыўнай, але кіраванай з дапамогай матрычнай алгебры.

5) Што такое супадзенне імпедансу?

Імпеданс - гэта супрацьдзеянне, з якім узнікае электрычная энергія пры аддаленні ад крыніцы.  

Сінхранізацыя нагрузкі і імпедансу крыніцы адменіць эфект, які прыводзіць да максімальнай перадачы магутнасці. 

Гэта вядома як тэарэма аб максімальнай перадачы магутнасці: тэарэма аб максімальнай перадачы магутнасці мае вырашальнае значэнне ў зборах радыёчастотнай перадачы, і ў прыватнасці, пры стварэнні ВЧ-антэн.

Супадзенне імпедансу мае вырашальнае значэнне для эфектыўнага функцыянавання радыёчастотных установак, дзе вы хочаце аптымальна перамясціць напружанне і магутнасць. У ВЧ-дызайне супадзенне імпедансаў крыніцы і нагрузкі дазволіць максімізаваць перадачу ВЧ-магутнасці. Антэны будуць атрымліваць максімальную або аптымальную перадачу магутнасці там, дзе іх імпеданс адпавядае выхадному імпедансу крыніцы перадачы.

Імпеданс 50 Ом з'яўляецца стандартам для распрацоўкі большасці ВЧ-сістэм і кампанентаў. Кааксіяльны кабель, які ляжыць у аснове падлучэння ў шэрагу ВЧ-прыкладанняў, мае тыповы супраціў 50 Ом. Радыёчастотныя даследаванні, праведзеныя ў 1920-х гадах, паказалі, што аптымальны імпеданс для перадачы ВЧ-сігналаў будзе ад 30 да 60 Ом у залежнасці ад напружання і магутнасці. Наяўнасць адносна стандартызаванага імпедансу дазваляе супастаўляць кабелі і такія кампаненты, як антэны WiFi або Bluetooth, ПХБ і аттенюаторы. Шэраг ключавых тыпаў антэн маюць імпеданс 50 Ом, уключаючы ZigBee GSM GPS і LoRa

Каэфіцыент адлюстравання - Крыніца: Вікіпедыя

Неадпаведнасць імпедансу прыводзіць да адлюстравання напружання і току, а ў радыёчастотных устаноўках гэта азначае, што магутнасць сігналу будзе адлюстроўвацца назад да крыніцы, прапорцыя залежыць ад ступені неадпаведнасці. Гэта можна ахарактарызаваць з выкарыстаннем каэфіцыента хвалі напружання (VSWR), які з'яўляецца паказчыкам эфектыўнасці перадачы ВЧ-магутнасці ад крыніцы ў нагрузку, напрыклад, у антэну.

Неадпаведнасць паміж імпедансамі крыніцы і нагрузкі, напрыклад антэнай 75 Ом і кааксіяльнай кабелем 50 Ом, можна пераадолець, выкарыстоўваючы шэраг прылад адпаведнасці імпедансу, такіх як паслядоўныя рэзістары, трансфарматары, накладныя накладкі, якія адпавядаюць імпедансу, альбо антэнныя цюнэры.

У электроніцы адпаведнасць імпедансу прадугледжвае стварэнне альбо змяненне ланцуга альбо электроннага прыкладання альбо кампанента, створанага такім чынам, каб імпеданс электрычнай нагрузкі адпавядаў імпедансу сілы або рухаючай крыніцы. Схема спраектавана альбо наладжана так, каб імпедансы выглядалі аднолькавымі.

Пры поглядзе на сістэмы, якія ўключаюць у сябе лініі электраперадачы, неабходна разумець, што ўсе крыніцы, лініі электраперадачы / падачы і нагрузкі маюць характэрны супраціў. 50Ω з'яўляецца вельмі распаўсюджаным стандартам для прыкладанняў РФ, хоць часам у некаторых сістэмах могуць назірацца і іншыя імпедансы.

Для атрымання максімальнай перадачы магутнасці ад крыніцы да лініі электраперадачы альбо лініі электраперадачы да нагрузкі, няхай гэта будзе рэзістар, уваход у іншую сістэму альбо антэна, узроўні імпедансу павінны супадаць.

Іншымі словамі, для сістэмы 50Ω крыніца або генератар сігналу павінны мець крынічны імпеданс 50Ω, лінія перадачы павінна быць 50Ω, а значыць нагрузка.

Праблемы ўзнікаюць, калі электрасілка перадаецца ў лінію электраперадачы або ў падачу і рухаецца да нагрузкі. Калі ёсць неадпаведнасць, гэта значыць, імпеданс нагрузкі не адпавядае паказчыку лініі электраперадачы, то нельга перадаць усю магутнасць.

Паколькі электраэнергія не можа знікнуць, магутнасць, якая не перадаецца нагрузцы, павінна кудысьці пайсці, і яна рухаецца назад па лініі электраперадачы назад да крыніцы.

Калі гэта адбываецца, напружання і токі прамых і адлюстраваных хваль у падачы дадаюць або аднімаюць у розных кропках уздоўж падавальніка ў адпаведнасці з фазамі. Такім чынам усталёўваюцца стоячыя хвалі.

Спосаб уздзеяння можа быць прадэманстраваны даўжынёй вяроўкі. Калі адзін канец застанецца свабодным, а другі перамяшчаецца ўверх, уніз ўзмацняецца рух, які рухаецца ўніз па вяроўцы. Аднак калі замацаваны адзін канец, усталяваны рух стоячай хвалі, і бачныя мінімальныя і максімальныя ваганні.

Калі супраціў нагрузкі ніжэй, чым напружанне імпедансу падачы і настроены велічыні току. Тут агульны ток у кропцы нагрузкі вышэй, чым у ідэальна падабранай лініі, тады як напружанне менш.

Значэнні току і напружання ўздоўж прылады харчавання змяняюцца ў залежнасці ад падачы. Пры невялікіх значэннях адлюстраванай магутнасці форма хвалі амаль сінусоідальная, а для вялікіх значэнняў яна нагадвае сінусоіду паўфабрычнасці. Гэтая форма хвалі складаецца з напружання і току ад магутнасці наперад плюс напружання і току ад адлюстраванай магутнасці.

На адлегласці чвэрці даўжыні хвалі ад нагрузкі камбінаваныя напружання дасягаюць максімальнага значэння, у той час як ток мінімальны. На адлегласці паловы хвалі ад нагрузкі напружанне і ток такія ж, як у нагрузкі.

Аналагічная сітуацыя ўзнікае, калі супраціў нагрузкі перавышае імпеданс падачы, аднак на гэты раз агульнае напружанне пры нагрузцы перавышае значэнне ідэальна падабранай лініі. Напружанне дасягае мінімуму на адлегласці чвэрці даўжыні хвалі ад нагрузкі, а ток складае максімум. Аднак на адлегласці паўтары хвалі ад нагрузкі напружанне і ток такія ж, як у нагрузкі.

Затым, калі ў канцы лініі размешчана адкрытае замыканне, карціна стоячы хвалі для падачы падачы аналагічная схеме кароткага замыкання, але пры звароце і напружанні.

▲НАЗАД▲

6) Што такое адлюстраваная энергія?
Калі перададзеная хваля трапляе на такую ​​мяжу, як мяжа паміж лініяй перадачы без страт і нагрузкай (гл. Малюнак 1. ніжэй), частка энергіі будзе перадавацца нагрузцы, а частка будзе адлюстравана. Каэфіцыент адлюстравання суадносіць ўваходзяць і адлюстраваныя хвалі як:

Γ = V- / V + (ураўненне 1)

Дзе V- - адлюстраваная хваля, а V + - якая ўваходзіць хваля. VSWR звязана з велічынёй каэфіцыента адлюстравання напружання (Γ) на:

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

VSWR можна вымераць непасрэдна з дапамогай SWR метра. Вымяральны прыбор РФ, такі як вектарны сеткавы аналізатар (VNA), можа быць выкарыстаны для вымярэння каэфіцыентаў адлюстравання ўваходнага порта (S11) і выхаднога порта (S22). S11 і S22 эквівалентныя Γ на порце ўваходу і выхаду адпаведна. VNA з матэматычнымі рэжымамі таксама могуць непасрэдна вылічыць і адлюстраваць атрыманае значэнне VSWR.

Страты вяртання ў партах уваходу і вываду можна вылічыць з каэфіцыента адлюстравання S11 або S22, як паказана:

RLIN = 20log10 | S11 | дБ (ураўненне 3)

РАСХОД = 20log10 | S22 | дБ (ураўненне 4)

Каэфіцыент адлюстравання вылічваецца з характэрнага імпедансу лініі электраперадачы і імпедансу нагрузкі наступным чынам:

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

Дзе ZL - імпеданс нагрузкі, а ZO - характэрны імпеданс лініі электраперадачы (мал. 1).

VSWR таксама можа быць выражана праз ZL і ZO. Падстаўляючы ўраўненне 5 у раўнанне 2, атрымліваем:

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

Для ZL> ZO, | ZL - ZO | = ZL - ZO

таму:

VSWR = (ZL + ZO + ZL - ZO) / (ZL ​​+ ZO - ZL + ZO) = ZL / ZO. (Ураўненне 6)
Для ZL <ZO, | ZL - ZO | = ZO - ZL

таму:

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

Вышэй мы адзначалі, што VSWR - гэта спецыфікацыя, прыведзеная ў форме суадносін адносна 1, у якасці прыкладу 1.5: 1. Ёсць два асаблівыя выпадкі VSWR, ∞: 1 і 1: 1. Суадносіны бясконцасці да адзінак адбываецца, калі нагрузка з'яўляецца адкрытым контурам. Каэфіцыент 1: 1 узнікае, калі нагрузка ідэальна адпавядае характэрнаму імпедансу лініі перадачы.

VSWR вызначаецца з пастаяннай хвалі, якая ўзнікае на самой лініі электраперадачы:

VSWR = | VMAX | / | VMIN | (Ураўненне 8)

Дзе VMAX - максімальная амплітуда, а VMIN - мінімальная амплітуда стаялай хвалі. З дзвюма супер-накладзенымі хвалямі максімум адбываецца пры канструктыўных перашкодах паміж ўваходнымі і адбітымі хвалямі. Такім чынам:

VMAX = V + + V- (ураўненне 9)

для максімальнага канструктыўнага ўмяшання. Мінімальная амплітуда ўзнікае пры дэканструктыўных перашкодах, альбо:

VMIN = V + - V- (ураўненне 10)

Падстаноўка ўраўненняў 9 і 10 у ўраджайнасць ураўнення 8


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

Падставім раўнанне 1 у раўнанне 11, атрымліваем:

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

Ураўненне 12 - гэта ўраўненне 2, сфармуляванае ў пачатку гэтага артыкула.

▲НАЗАД▲

4. Калькулятар VSWR: Як разлічыць VSWR? 

Неадпаведнасць імпедансу прыводзіць да стаячых хваль уздоўж лініі перадачы, і КСВ вызначаецца як стаўленне частковай амплітуды стаячай хвалі ў пучнасці (максімум) да амплітуды ў вузле (мінімум) уздоўж лініі.

Атрыманае стаўленне звычайна выражаецца ў суадносінах, напрыклад, 2: 1, 5: 1 і г.д.

На практыцы ёсць страты на любым фідэры або лініі электраперадачы. Для вымярэння VSWR у гэты момант сістэмы выяўляецца прамая і зваротная магутнасць, якая пераўтвараецца ў лічбу VSWR. 

Такім чынам, VSWR вымяраецца ў пэўнай кропцы, і максімумы і мінімумы напружання не павінны вызначацца па даўжыні лініі.

Кампанент напружання стаялай хвалі ў аднастайнай лініі перадачы складаецца з прамой хвалі (з амплітудай Vf), якая накладваецца на адлюстраваную хвалю (з амплітудай Vr). Адлюстраванне ўзнікае ў выніку разрываў, такіх як недасканаласць інакш аднастайнай лініі электраперадачы, альбо калі лінія электраперадачы спыняецца не з характэрным імпедансам.

Калі вы зацікаўлены ў вызначэнні характарыстык антэн, VSWR заўсёды трэба вымяраць на саміх клемах антэны, а не на выхадзе перадатчыка. З-за амічных страт у перадавальным кабелі створыцца ілюзія лепшага VSWR антэны, але гэта толькі таму, што гэтыя страты заглушаюць уздзеянне рэзкага адлюстравання на клемах антэны.

Паколькі антэна звычайна знаходзіцца на некаторай адлегласці ад перадатчыка, для перадачы магутнасці паміж імі патрабуецца лінія падачы. Калі лінія падачы не мае страт і супадае як з выхадным супрацівам перадатчыка, так і з уваходным супрацівам антэны, то максімальная магутнасць будзе падавацца на антэну. У гэтым выпадку VSWR будзе 1: 1, а напружанне і сіла току будуць пастаяннымі на ўсёй даўжыні падавальнай лініі.

1) Разлік VSWR

Зваротныя страты - гэта мера ў дБ адносіны магутнасці падаючай хвалі да адлюстраванай хвалі, і мы вызначаем яе як адмоўнае значэнне.

Зваротная страта = 10 часопісаў (Pr / Pi) = 20 часопісаў (Er / Ei)

Напрыклад, калі нагрузка мае зваротную страту -10 дБ, адлюстроўваецца 1/10 падаючай магутнасці. Чым вышэй зваротная страта, тым менш энергіі страчана на самай справе.

Таксама значную цікавасць выклікае несупадзенне. Гэта паказчык таго, наколькі магутнасць, якая перадаецца, аслабляецца з-за адлюстравання. Гэта дадзена наступным суадносінамі:

Страта неадпаведнасці = 10 часопісаў (1 -p2)

Напрыклад, з табліцы №1 антэна з VSWR 2: 1 будзе мець каэфіцыент адлюстравання 0.333, страты на неадпаведнасць -0.51 дБ і зваротныя страты -9.54 дБ (11% вашай магутнасці перадатчыка адлюстроўваецца назад )

2) Бясплатны графік калькуляцыі VSWR

Вось простая схема разліку VSWR. 

Заўсёды памятайце, што VSWR павінна быць лікам большым за 1.0
КСВ	Каэфіцыент адлюстравання (Γ)	Адлюстраваная магутнасць (%)	Страта напружання	Адлюстраваная магутнасць (дБ)	Зваротная страта	Страта неадпаведнасці (дБ)
1	0.00	0.00	0	-Бесконцасць	Бясконцасць	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	273.	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	∞	∞	∞
Дадатковае счытванне: VSWR у антэне Каэфіцыент хвалі напружання (VSWR) - гэта паказчык неадпаведнасці паміж антэнай і падлучальнай да яе лініяй падачы. Гэта таксама вядома як каэфіцыент пастаяннай хвалі (КСВ). Дыяпазон значэнняў для VSWR складае ад 1 да ∞.  Значэнне VSWR менш за 2 лічыцца прыдатным для большасці прыкладанняў антэн. Антэну можна ахарактарызаваць як "добра адпавядае". Такім чынам, калі хтосьці кажа, што антэна дрэнна супадае, вельмі часта гэта азначае, што значэнне VSWR перавышае 2 для частаты, якая цікавіць.  Зваротная страта - яшчэ адна характарыстыка, якая цікавіць, і яна больш падрабязна разглядаецца ў раздзеле "Тэорыя антэн". Звычайна патрабуецца пераўтварэнне паміж зваротнай стратай і VSWR, а некаторыя значэнні ўкладваюцца ў табліцу разам з графікам гэтых значэнняў для хуткага даведкі.

Адкуль гэтыя разлікі? Ну, пачніце з формулы VSWR:

Калі мы інвертуем гэтую формулу, мы можам вылічыць каэфіцыент адлюстравання (альбо зваротную страту, s11) з VSWR:

Цяпер гэты каэфіцыент адлюстравання фактычна вызначаецца з пункту гледжання напружання. Мы вельмі хочам ведаць, наколькі моц адлюстроўваецца. Гэта будзе прапарцыянальна квадрату напружання (V ^ 2). Такім чынам, адлюстраваная магутнасць у працэнтах будзе:

Мы можам пераўтварыць адлюстраваную магутнасць у дэцыбелы проста:

Нарэшце, магутнасць альбо адлюстроўваецца, альбо падаецца на антэну. Сума, дастаўленая на антэну, запісваецца як (), а проста (1- ^ 2). Гэта вядома як страта несупадзення. Гэта колькасць магутнасці, якая губляецца з-за неадпаведнасці імпедансу, і мы можам вылічыць гэта даволі лёгка:

І гэта ўсё, што нам трэба ведаць, каб рухацца наперад і назад паміж VSWR, s11 / зваротнай стратай і несупадзеннем. Спадзяюся, вы выдатна правялі час, як і я.

Табліца пераўтварэння - дБм у дБВт і Вт (Вт)

У гэтай табліцы мы ўяўляем, як адпавядаюць адзін аднаму значэнне магутнасці ў дБм, дБВт і Вт (Вт).

Магутнасць (дБм)	Магутнасць (дБВт)	Магутнасць ((Вт) Вт)
100	70	10 МВт
90	60	1 МВт
80	50	100 кВт
70	40	10 кВт
60	30	1 кВт
50	20	100 W
40	10	10 W
30	0	1 W
20	10-	100 мВт
10	20-	10 мВт
0	30-	1 мВт
10-	40-	100 мкВт
20-	50-	10 мкВт
30-	60-	1 мкВт
40-	70-	100 нв
50-	80-	10 нв
60-	90-	1 нв
70-	100-	100 пВт
80-	110-	10 пВт
90-	120-	1 пВт
100-	130-	0.1 пВт
-∞	-∞	0 W
дзе: дБм = дэцыбел-міліват дБВ = дэцыбел-ват МВт = мегават КВт = кілават Ш = ват мВт = міліват мкВт = мікрават пн = нанават pW = пікават

▲НАЗАД▲

3) Формула VSWR

Гэтая праграма з'яўляецца дадаткам для вылічэння каэфіцыента хвалі напружання (VSWR).

Пры наладзе сістэмы антэны і перадатчыка важна пазбягаць неадпаведнасці імпедансу дзе-небудзь у сістэме. Любое неадпаведнасць азначае, што пэўная доля выхаднай хвалі адлюстроўваецца назад да перадатчыка, і сістэма становіцца неэфектыўнай. Супадзенне можа адбывацца на інтэрфейсах паміж розным абсталяваннем, напрыклад, перадатчыкам, кабелем і антэнай. Антэны маюць імпеданс, які звычайна складае 50 Ом (калі антэна мае правільныя памеры). Пры адлюстраванні ў кабелі выпрацоўваюцца стоячыя хвалі.

Формула VSWR і каэфіцыент адлюстравання:

Ураўн.1	Каэфіцыент адлюстравання Γ вызначаецца як	Ураўн.2	VSWR альбо каэфіцыент стаялай хвалі напружання
Формула		Формула
Гама	ZL = Значэнне нагрузкі ў омах (звычайна антэна) Zo = Характэрны імпеданс лініі электраперадачы ў омах	Сігма	Улічваючы, што ρ будзе вар'іравацца ад 0 да 1, разліковыя значэнні для VSWR будуць ад 1 да бясконцасці.
Разліковыя значэнні	паміж -1 ≦ Γ ≦ 1.	Разліковыя значэнні	1 альбо суадносіны 1: 1.
Калі значэнне "-1".	Азначае, што адбываецца 100% адлюстраванне, і сіла не перадаецца нагрузцы. Адлюстраваная хваля складае 180 градусаў па-за фазы (перавернутая) з падаючай хваляй.	З адкрытым контурам	Гэта стан разрыву ланцуга без падлучанай антэны. Гэта азначае, што ZL бясконцы, і члены Zo знікнуць у ўраўненні 1, пакідаючы Γ = 1 (100% адлюстраванне) і ρ = 1. Сіла не перадаецца, і VSWR будзе бясконцым.
Калі значэнне "1".	Азначае, што адбываецца 100% адлюстраванне, і сіла не перадаецца нагрузцы. Адбітая хваля знаходзіцца ў фазе з падаючай хваляй.	З кароткім замыканнем	Уявіце, што на канцы кабеля кароткае замыканне. Гэта азначае, што ZL роўна 0, і ўраўненне 1 вылічыць Γ = -1 і ρ = 1. Сіла не перадаецца, і VSWR бясконца.
Калі значэнне "0".	Значыць, адлюстраванне не адбываецца, і ўся магутнасць перадаецца нагрузцы. (IDEAL)	З правільна падабранай антэнай.	Пры падключэнні правільна падабранай антэны ўся энергія перадаецца антэне і ператвараецца ў выпраменьванне. ZL складае 50 Ом, і ўраўненне 1 будзе вылічваць Γ роўным нулю. Такім чынам, VSWR будзе роўна 1.
N / A	N / A	З няправільна падабранай антэнай.	Калі няправільна падабраная антэна падключана, імпеданс перастане быць 50 Ом і ўзнікае неадпаведнасць імпедансу, а частка энергіі адлюстроўваецца назад. Колькасць адлюстраванай энергіі залежыць ад узроўню неадпаведнасці, і таму VSWR будзе велічынёй вышэй за 1.
Пры выкарыстанні кабеля няправільнага характарыстычнага імпедансу Кабель / лінія перадачы, які выкарыстоўваецца для падлучэння антэны да перадатчыка, павінен мець правільны характарыстычны імпеданс Zo.  Звычайна кааксіяльныя кабелі складаюць 50 Ом (75 Ом для тэлевізараў і спадарожнікаў), і іх значэнні будуць надрукаваны на саміх кабелях.  Колькасць адлюстраванай энергіі залежыць ад узроўню неадпаведнасці, таму VSWR будзе мець значэнне вышэй за 1.

агляд:

Што такое стаячыя хвалі? Груз падключаецца да канца лініі электраперадачы, і сігнал цячэ па ёй і паступае ў груз. Калі імпеданс нагрузкі не супадае з імпедансам лініі перадачы, то частка падарожнай хвалі адлюстроўваецца назад да крыніцы.

Калі ўзнікае адлюстраванне, гэтыя руху вяртаюцца ўніз па лініі электраперадачы і спалучаюцца з падаючымі хвалямі для атрымання стоячых хваль. Важна адзначыць, што якая ўтварылася хваля выглядае нерухома, падобна і не распаўсюджваецца як звычайная хваля і не перадае энергію ў бок нагрузкі. Хвалі маюць зоны максімальнай і мінімальнай амплітуды, якія называюцца антывузламі і вузламі адпаведна.

Пры падключэнні антэны, калі вырабляецца VSWR 1.5, эфектыўнасць электраэнергіі складае 96%. Калі вырабляецца VSWR 3.0, эфектыўнасць электраэнергіі складае 75%. Пры фактычным выкарыстанні не рэкамендуецца перавышаць VSWR 3.

▲НАЗАД▲

5. Як вымераць каэфіцыент стаялай хвалі - Тлумачэнне ў Вікіпедыі
Для вымярэння каэфіцыента стаялай хвалі можна выкарыстоўваць мноства розных метадаў. Найбольш інтуітыўна зразумелы метад выкарыстоўвае шчылінавую лінію, якая ўяўляе сабой участак лініі электраперадачы з адкрытым прарэзам, які дазваляе зонду выяўляць фактычнае напружанне ў розных кропках уздоўж лініі. 

Такім чынам, максімальнае і мінімальнае значэнні можна непасрэдна параўнаць. Гэты метад выкарыстоўваецца на УКВ і больш высокіх частотах. На больш нізкіх частотах такія лініі непрактычна доўгія. Накіраваныя муфты могуць выкарыстоўвацца на ВЧ праз мікрахвалевыя частоты. 

Некаторыя маюць даўжыню чвэрці і больш, што абмяжоўвае іх выкарыстанне на больш высокіх частотах. Іншыя тыпы накіраваных муфтаў бяруць пробу току і напружання ў адной кропцы на шляху перадачы і матэматычна аб'ядноўваюць іх такім чынам, каб прадстаўляць магутнасць, якая цячэ ў адным кірунку.

Звычайны тып КСВ / вымяральніка магутнасці, які выкарыстоўваецца ў аматарскай эксплуатацыі, можа ўтрымліваць двухнакіраваную сцяжку. Іншыя тыпы выкарыстоўваюць адну муфту, якую можна павярнуць на 180 градусаў для адбору пробы магутнасці, якая цячэ ў любым кірунку. Аднанакіраваныя муфты гэтага тыпу даступныя для многіх дыяпазонаў частот і узроўняў магутнасці і з адпаведнымі значэннямі сувязі для аналагавага вымяральніка.

Накіраваны ватметр з выкарыстаннем паваротнага элемента накіраванай сцяжкі

Магутнасць прамой і адлюстраванай сіл, вымераная накіраванымі сцяжкамі, можа быць выкарыстана для разліку КСВ. Разлікі могуць быць зроблены матэматычна ў аналагавай або лічбавай форме, альбо з выкарыстаннем графічных метадаў, убудаваных у глюкометр у якасці дадатковай шкалы, альбо шляхам счытвання з кропкі перасячэння дзвюх іголак на адным метры.

Вышэйзгаданыя вымяральныя прыборы можна выкарыстоўваць "у адзін шэраг", гэта значыць поўная магутнасць перадатчыка можа праходзіць праз вымяральнае прыстасаванне, каб забяспечыць бесперапынны кантроль КСВ. Іншыя прыборы, такія як сеткавыя аналізатары, накіраваныя муфты малой магутнасці і антэнныя масты, выкарыстоўваюць для вымярэння малую магутнасць і павінны быць падлучаны замест перадатчыка. Моставыя ланцугі могуць быць выкарыстаны для непасрэднага вымярэння рэальнай і ўяўнай частак імпедансу нагрузкі і для выкарыстання гэтых значэнняў для атрымання КСВ. Гэтыя метады могуць даць больш інфармацыі, чым проста КСВ альбо прамую і адлюстраваную магутнасць. [11] Аўтаномныя аналізатары антэн выкарыстоўваюць розныя метады вымярэння і могуць адлюстроўваць КСВ і іншыя параметры, нанесеныя на частату. Выкарыстоўваючы накіраваныя муфты і мост у спалучэнні, можна зрабіць лінейны прыбор, які чытае непасрэдна са складаным імпедансам альбо ў КСВ. [12] Даступны аўтаномныя аналізатары антэн, якія вымяраюць некалькі параметраў.

▲НАЗАД▲

6. Часта задавайце пытанні

1) Што выклікае высокі ўзровень СКВ?

Калі VSWR занадта высокі, патэнцыяльна можа быць занадта шмат энергіі, якая адлюстроўваецца ў узмацняльніку магутнасці, што можа прывесці да пашкоджання ўнутранай схемы. У ідэальнай сістэме будзе VSWR 1: 1. Прычынамі высокага ўзроўню VSWR можа быць выкарыстанне неналежнай нагрузкі альбо нешта невядомае, напрыклад, пашкоджаная лінія электраперадачы.

2) Як паменшыць VSWR?

Адным з метадаў памяншэння адлюстраванага сігналу ад уваходу ці выхаду любога прылады з'яўляецца размяшчэнне аттенюатора да або пасля прылады. Атэнюатар памяншае адлюстраваны сігнал у два разы больш значэння згасання, у той час як перададзены сігнал атрымлівае намінальнае значэнне згасання. (Парады. Каб падкрэсліць, наколькі важныя VSWR і RL для вашай сеткі, падумайце пра зніжэнне прадукцыйнасці ад VSWR з 1.3: 1 да 1.5: 1 - гэта змяненне страты вяртання ад 16 дБ да 13 дБ).

3) Ці з'яўляецца S11 зваротнай стратай?

На практыцы найбольш часта цытаваным параметрам у дачыненні да антэн з'яўляецца S11. S11 паказвае, наколькі магутнасць адлюстроўваецца ад антэны, і, такім чынам, называецца каэфіцыентам адлюстравання (часам запісваецца як гама: альбо зваротная страта. ... Гэтая прынятая магутнасць альбо выпраменьваецца, альбо паглынаецца як страты ў антэне.

4) Чаму вымяраецца VSWR?

VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) - гэта паказчык эфектыўнасці перадачы радыёчастотнай магутнасці ад крыніцы харчавання па лініі электраперадачы ў нагрузку (напрыклад, ад узмацняльніка магутнасці праз лінію перадачы да антэны) . У ідэальнай сістэме перадаецца 100% энергіі.

5) Як мне выправіць высокі VSWR?

Калі ваша антэна ўсталяваная ўніз на аўтамабілі, напрыклад, на бамперы альбо за кабінай пікапа, сігнал можа адскочыць да антэны, што прывядзе да высокага ўзроўню каэфіцыента карыснай рэакцыі. Каб палегчыць гэта, трымайце, па меншай меры, верхнія 12 цаляў антэны над лініяй даху і размяшчайце антэну як мага вышэй на аўтамабілі.

6) Што такое добрае чытанне VSWR?
Найлепшае счытванне - 1.01: 1 (46 дБ вяртання страт), але звычайна паказчык ніжэй 1.5: 1 з'яўляецца прымальным. Па-за ідэальным светам у большасці выпадкаў назіраецца 1.2: 1 (20.8 дБ). Каб забяспечыць дакладнае паказанне, лепш за ўсё падключыць глюкометр у падставы антэны.

7) Ці добра 1.5 SWR?
Так! Ідэальны дыяпазон - КСВ 1.0-1.5. Ёсць магчымасць для паляпшэння, калі дыяпазон SWR 1.5 - 1.9, але SWR у гэтым дыяпазоне па-ранейшаму павінен забяспечваць належную прадукцыйнасць. Часам з-за установак альбо зменных транспартных сродкаў немагчыма атрымаць КСВ ніжэй за гэты.

8) Як праверыць свой КСВ без лічыльніка?
Вось крокі па наладжванні CB-радыё без SWR-метры:
1) Знайдзіце вобласць з абмежаванымі перашкодамі.
2) Пераканайцеся, што ў вас ёсць дадатковае радыё.
3) Наладзьце абедзве рацыі на адзін і той жа канал.
4) Размаўляйце на адным радыё, а слухайце на другім.
5) Адсуньце адно радыё і адзначце, калі гук чысты.
6) Адрэгулюйце антэну па меры неабходнасці.

9) Ці трэба наладжваць усе антэны CB?
Хоць для працы вашай сістэмы ЦБ не патрабуецца настройка антэны, ёсць цэлы шэраг важных прычын, па якіх вы заўсёды павінны наладжваць антэну: Палепшаная прадукцыйнасць - правільна настроеная антэна ЗАЎСЁДЫ будзе працаваць больш эфектыўна, чым не настроеная антэна.

10) Чаму мой КСВ павялічваецца, калі я размаўляю?

Адной з найбольш распаўсюджаных прычын высокіх паказанняў КСВ з'яўляецца няправільнае падключэнне СВК-вымяральніка да радыё і антэны. Пры няправільным прыкладанні паказанні будуць паведамляцца як надзвычай высокія, нават калі ўсё ўстаноўлена ідэальна. Калі ласка, прачытайце гэты артыкул пра тое, як правільна ўсталяваць свой SWR-лічыльнік.

7. Лепшы бясплатны Інтэрнэт Калькулятар VSWR у 2021 годзе

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

▲НАЗАД▲

Сумеснае выкарыстанне клопат!

Пакінь паведамленне 

спіс паведамленняў