Kompletný sprievodca VSWR od FMUSER [Aktualizované 2022]

V teórii antény je VSWR skrátený od pomeru stojatých vĺn napätia. 

VSWR je meranie úrovne stojatých vĺn na napájacom vedení, je tiež známe ako pomer stojatých vĺn (SWR). 

Vieme, že stojaté vlny, ktoré vysvetľujú pomer stojatých vĺn, sú takým dôležitým faktorom, ktorý musia inžinieri zvážiť pri vykonávaní RF technického výskumu antén.

Hoci stojaté vlny a VSWR sú veľmi dôležité, teória VSWR a výpočty môžu často maskovať pohľad na to, čo sa v skutočnosti deje. Našťastie je možné získať dobrý prehľad o téme bez toho, aby ste sa príliš hlboko ponorili do teórie VSWR.

Ale čo to vlastne VSWR je a čo to znamená pre vysielanie? Tento blog je najkompletnejším sprievodcom o VSWR vrátane toho, čo to je, ako to funguje a všetko, čo potrebujete vedieť o VSWR. 

Pokračujme v skúmaní!

Zdieľanie sa stará!

1. Čo je VSWR? Základy pomeru stojatých vĺn napätia

1) O VSWR 

-VSWR Definícia

Čo je to PSV? Jednoducho povedané, VSWR je definovaný ako pomer medzi prenášanými a odrazenými napäťovými stojatými vlnami v a rádiofrekvenčná (RF) elektrický prenosový systém. 

-Skratka VSWR

PSV je skrátené z pomer stojatých vĺn napätia, it sa niekedy vyslovuje ako „viswar“.

-Ako VSWR Práce

VSWR sa považuje za meranie účinnosti prenosu vysokofrekvenčného výkonu - zo zdroja energied potom ide cez prenosovú linku a nakoniec ide do nákladu.

-VSWR vo vysielaní

PSV is Používa sa ako meradlo účinnosti pre všetko, čo prenáša RF, vrátane prenosových vedení, elektrických káblov a dokonca aj signálu vo vzduchu. Bežným príkladom je výkonový zosilňovač pripojený k anténe cez prenosovú linku. To je dôvod, prečo môžete tiež považovať VSWR za pomer maximálneho a minimálneho napätia na bezstratovom vedení.

2) Aké sú hlavné Ffunkcie VSWR?

VSWR sa široko používajú v rôznych aplikáciách, ako napr anténa, telekom, mikrovlnná rúra, rádiofrekvencia (RF), Atď 

Tu sú niektoré z hlavných aplikácií s vysvetlením:

Aplikácie VSWR	Hlavné funkcie VSWR
Vysielacia anténa	Pomer stojatých vĺn napätia (VSWR) je údajom o miere nesúladu medzi antenna a prívodné vedenie k nemu pripojené. Toto je tiež známe ako Standing Wave Ratio (SWR). Rozsah hodnôt pre VSWR je od 1 do ∞. Hodnota VSWR pod 2 sa považuje za vhodnú pre väčšinu anténnych aplikácií. Anténu možno označiť ako „dobrú zhodu“. Takže keď niekto hovorí, že anténa je zle zosúladená, veľmi často to znamená, že hodnota VSWR presahuje 2 pre záujmovú frekvenciu.
telekomunikácie	V telekomunikáciách je pomer stojatých vĺn (SWR) pomer amplitúdy čiastočnej stojatej vlny na antinóde (maximum) k amplitúde v susednom uzle (minimum) v elektrickom prenosovom vedení.
Mikrovlnná rúra	Spoločnými ukazovateľmi výkonu spojenými s mikrovlnnými prenosovými vedeniami a obvodmi sú VSWR, koeficient odrazu a vrátiťn strata, ako aj koeficient prenosu a útlm vloženia. Všetky tieto môžu byť vyjadrené pomocou parametrov rozptylu, bežnejšie označovaných ako S-parametre.
RF	Pomer stojatých vĺn napätia (VSWR) je definovaný ako pomer medzi vysielaným a odrazeným stojatým vlnením v elektrickom prenose vysokofrekvenčným prúdom (RF). sysmá. Je to miera toho, ako efektívne sa RF energia prenáša zo zdroja energie cez prenosové vedenie a do záťaže

3) Naučte sa, ako vyjadriť VSWR od technika Jimmyho

Tu je základný zjednodušený zoznam RF znalostí, ktorý poskytol náš RF technik Jimmy. Poďme lZarobiť viac o VSWR prostredníctvom nasledujúceho Obsah: 

- Vyjadrenie VSWR pomocou napätia

Podľa definície je VSWR pomer najvyššieho napätia (maximálna amplitúda stojatej vlny) k najnižšiemu napätiu (minimálna amplitúda stojatej vlny) kdekoľvek medzi zdrojom a záťažou.

VSWR = | V (max) | / | V (min) |

V (max) = maximálna amplitúda stojatej vlny
V (min) = minimálna amplitúda stojatej vlny

- Vyjadrenie VSWR pomocou impedancie

Podľa definície je VSWR pomer impedancie záťaže a impedancie zdroja.

VSWR = ZL / Zo

ZL = impedancia záťaže
Zo = impedancia zdroja

Aká je ideálna hodnota VSWR?
Hodnota ideálneho VSWR je 1: 1 alebo krátko vyjadrená ako 1. V tomto prípade je odrazený výkon od záťaže k zdroju nulový.

- Vyjadrenie VSWR pomocou odrazu a sily vpred

Podľa definície sa VSWR rovná

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

kde:

Pr = odrazený výkon
Pf = sila vpred

3) Prečo by som sa mal starať o VSWR? Prečo na tom záleží?

Definícia VSWR poskytuje základ pre všetky výpočty a vzorce VSWR. 

V pripojenom vedení môže nesúlad impedancie spôsobiť odraz, ktorý presne znie ako vlna, ktorá sa odrazí späť a ide nesprávnym smerom. 

Hlavný dôvod: Všetka energia sa odrazí (napríklad prerušením alebo skratom) na konci vedenia, potom sa žiadna neabsorbuje, čím sa na vedení vytvorí dokonalá „stojatá vlna“. 

Výsledkom protiľahlých vĺn je stojaté vlnenie. To znižuje výkon, ktorý anténa prijíma a môže ju použiť na vysielanie. Môže dokonca spáliť vysielač. 

Hodnota VSWR predstavuje výkon odrážaný od záťaže k zdroju. Často sa používa na popísanie toho, koľko energie sa stratí zo zdroja (zvyčajne vysokofrekvenčný zosilňovač) cez prenosové vedenie (zvyčajne koaxiálny kábel) do záťaže (zvyčajne anténa).

Toto je zlá situácia: Váš vysielač horí kvôli príliš vysokej energii.

V skutočnosti, keď sa energia, ktorá má byť vyžarovaná, vráti späť do vysielača v plnej sile, zvyčajne tam vypáli elektroniku.

Je ťažké to pochopiť? Tu je príklad, ktorý vám môže pomôcť:

Oceánsky vlnový vlak smerujúci k pobrežiu nesie energiu smerom k pláži. Ak sa dostane na mierne sa zvažujúcu pláž, všetka energia sa absorbuje a žiadne vlny sa nevracajú späť na pobrežie. 

Ak je namiesto naklonenej pláže prítomná zvislá morská stena, prichádzajúci vlnobitie sa úplne odráža, takže stena neabsorbuje žiadnu energiu. 

Rušenie medzi prichádzajúcimi a odchádzajúcimi vlnami v tomto prípade vytvára „stojatú vlnu“, ktorá vôbec nevyzerá, že cestuje; vrcholy zostávajú v rovnakých priestorových polohách a idú len hore a dole.

Rovnaký jav sa deje na rádiovom alebo radarovom prenosovom vedení. 

V tomto prípade chceme, aby sa vlny na vedení (napäťové aj prúdové) pohybovali jedným smerom a uložili svoju energiu do požadovanej záťaže, ktorou môže byť v tomto prípade anténa, kam má byť vyžarovaná. 

Ak sa všetka energia odrazí (napríklad prerušením alebo skratom) na konci vedenia, potom sa žiadna neabsorbuje a na linke sa vytvorí dokonalá „stojatá vlna“. 

Nepotrebuje prerušenie alebo skrat, aby spôsobil odrazenú vlnu. Stačí len nesúlad v impedancii medzi vedením a záťažou. 

Ak odrazená vlna nie je taká silná ako dopredná vlna, bude pozorovaný určitý vzor „stojatej vlny“, ale nuly nebudú také hlboké, ani vrcholy nebudú také vysoké ako pre dokonalý odraz (alebo úplný nesúlad).

2. Čo je SWR?

1) SWR Definícia

Podľa Wikipédie je pomer stojatých vĺn (SWR) definovaný ako:

'' Miera impedančného prispôsobenia záťaží charakteristickej impedancii prenosového vedenia alebo vlnovodu v rádiotechnike a telekomunikáciách. SWR je teda pomer medzi vysielanými a odrazenými vlnami alebo pomer medzi amplitúdou stojatej vlny na jej maximu a minimálnou amplitúdou. SWR sa zvyčajne definuje ako pomer napätia nazývaný VSWR “.

Vysoká SWR indikuje slabú účinnosť prenosovej linky a odrazenú energiu, ktorá môže poškodiť vysielač a znížiť účinnosť vysielača. 

Keďže SWR bežne označuje pomer napätia, je zvyčajne známy ako pomer stojatých vĺn napätia (VSWR).

2) Ako VSWR ovplyvňuje výkon systému vysielača? 

Existuje niekoľko spôsobov, ako VSWR ovplyvňuje výkon vysielacieho systému alebo akéhokoľvek systému, ktorý môže používať RF a zodpovedajúce impedancie.

Aj keď sa bežne používa pojem VSWR, problémy s napätím aj prúdom môžu spôsobiť problémy. Niektoré z vplyvov sú podrobne uvedené nižšie:

-Výkonové zosilňovače vysielača sa môžu poškodiť

Zvýšené úrovne napätia a prúdu pozorované na napájači v dôsledku stojatých vĺn môžu poškodiť výstupné tranzistory vysielača. Polovodičové zariadenia sú veľmi spoľahlivé, ak sú prevádzkované v rámci špecifikovaných limitov, ale stojaté vlny napätia a prúdu na napájači môžu spôsobiť katastrofické poškodenie, ak spôsobia, že zariadenie pracuje mimo svojich limitov.

-PA ochrana znižuje výstupný výkon

Vzhľadom na veľmi skutočné nebezpečenstvo vysokých úrovní SWR spôsobujúcich poškodenie výkonového zosilňovača, mnoho vysielačov obsahuje ochranné obvody, ktoré znižujú výstup z vysielača pri zvyšovaní SWR. To znamená, že zlá zhoda medzi napájačom a anténou bude mať za následok vysokú SWR, ktorá spôsobí zníženie výkonu, a teda výraznú stratu prenášaného výkonu.

- Vysoké napätie a prúd môžu poškodiť podávač

Je možné, že vysoké úrovne napätia a prúdu spôsobené vysokým pomerom stojatých vĺn môžu spôsobiť poškodenie napájača. Aj keď vo väčšine prípadov budú napájače napájané dobre v rámci svojich limitov a zdvojnásobenie napätia a prúdu by malo byť možné zvládnuť, existujú situácie, keď dôjde k poškodeniu. Súčasné maximá môžu spôsobiť nadmerné lokálne zahrievanie, ktoré by mohlo narušiť alebo roztaviť použité plasty a je známe, že vysoké napätie za určitých okolností spôsobuje vznik elektrického oblúka.

- Oneskorenia spôsobené odrazmi môžu spôsobiť skreslenie:   

Keď sa signál odráža nesúladom, odráža sa späť smerom k zdroju a potom sa môže odrážať opäť späť smerom k anténe. 

Zavádza sa oneskorenie rovnajúce sa dvojnásobku času prenosu signálu pozdĺž podávača. 

Ak sa prenášajú údaje, môže to spôsobiť medzisymbolové rušenie a v inom príklade, keď sa vysielala analógová televízia, bol vidieť obraz „duchov“.

Je zaujímavé, že strata úrovne signálu spôsobená zlým VSWR nie je ani zďaleka taká veľká, ako si niektorí môžu predstavovať. 

Akýkoľvek signál odrazený záťažou sa odráža späť do vysielača a keďže prispôsobenie na vysielači môže umožniť, aby sa signál opäť odrážal späť do antény, vznikajú straty v podstate tie, ktoré spôsobuje napájač. 

Existujú ďalšie dôležité bity, ktoré je potrebné merať v účinnosti antény: koeficient odrazu, strata nesúladu a strata pri návrate, aby sme vymenovali aspoň niektoré. VSWR nie je koniec-all-be-all teórie antén, ale je dôležitý.

3) VSWR vs SWR vs PSWR vs ISWR

Termíny VSWR a SWR sú často vidieť v literatúre o stojatých vlnách v RF systémoch a mnohí sa pýtajú na rozdiel.

-VSWR

Pomer VSWR alebo napäťových stojatých vĺn platí špecificky pre napäťové stojaté vlny, ktoré sú nastavené na napájacom alebo prenosovom vedení. 

Keďže je ľahšie detekovať stojaté vlny napätia a v mnohých prípadoch sú napätia dôležitejšie z hľadiska poruchy zariadenia, často sa používa termín VSWR, najmä v oblastiach dizajnu RF.

- SWR

SWR znamená pomer stojatých vĺn. Môžete to vidieť ako matematické vyjadrenie nerovnomernosti elektromagnetického poľa (EM pole) na prenosovom vedení, ako je koaxiálny kábel. 

Zvyčajne sa SWR definuje ako pomer maximálneho rádiofrekvenčného (RF) napätia k minimálnemu RF napätiu pozdĺž vedenia. Pomer stojatých vĺn (SWR) má tri vlastnosti:

SWR má nasledujúce vlastnosti:

● Opisuje stojaté vlny napätia a prúdu, ktoré sa objavujú na linke. 

● To je všeobecný popis pre prúdové aj napäťové stojaté vlny. 

● To sa často používa v spojení s meračmi používanými na zisťovanie pomeru stojatých vĺn. 

UPOZORNENIE: Prúd aj napätie stúpajú a klesajú v rovnakom pomere pre daný nesúlad.

Vysoké SWR naznačuje zlú účinnosť prenosového vedenia a odrazenú energiu, čo môže poškodiť vysielač a znížiť jeho účinnosť. Pretože SWR bežne označuje pomer napätia, je zvyčajne známy ako pomer stojatej vlny napätia (VSWR).

● PSWR (Power Standing Wave Ratio):

Pojem pomer stojatých vĺn, ktorý je tiež niekedy viditeľný, je definovaný iba ako druhá mocnina VSWR. Toto je však úplný klam, pretože dopredný a odrazený výkon sú konštantné (za predpokladu, že nedôjde k stratám napájača) a výkon sa nezvyšuje a neklesá rovnakým spôsobom ako priebehy napätia a prúdu, ktoré sú súčtom dopredných aj odrazených prvkov.

● ISWR (pomer stojatých vĺn):

SWR možno tiež definovať ako pomer maximálneho vysokofrekvenčného prúdu k minimálnemu vysokofrekvenčnému prúdu na linke (súčasný pomer stojatých vĺn alebo ISWR). Z praktických dôvodov je ISWR rovnaká ako VSWR.

Z ponímania niektorých ľudí SWR a VSWR v ich základnej podobe je, že perfektný 1: 1. SWR znamená, že všetka energia, ktorú dávate na linku, sa vytláča z antény. Ak SWR nie je 1: 1, vydávate viac energie, ako je potrebné, a časť tejto sily sa potom odrazí späť nadol smerom k vášmu vysielaču a potom spôsobí kolíziu, ktorá by spôsobila, že váš signál nebude taký čistý a čistý jasný.

Aký je však rozdiel medzi VSWR a SWR? SWR (pomer stojatých vĺn) je koncept, tj pomer stojatých vĺn. VSWR je vlastne spôsob, akým vykonávate meranie, a to meraním napätia na stanovenie SWR. SWR môžete tiež merať meraním prúdov alebo dokonca výkonu (ISWR a PSWR). Ale pre väčšinu zámerov a účelov, keď niekto povie SWR, znamená to VSWR, v bežnej konverzácii sú zameniteľné.

Zdá sa, že ste pochopili myšlienku, že to súvisí s pomerom medzi tým, koľko energie smeruje dopredu k anténe, a tým, koľko sa odráža späť, a tým, že (vo väčšine prípadov) je sila vytlačená von k anténe. Výroky „dávate viac energie, ako je potrebné“ a „potom spôsobia kolíziu, ktorá by spôsobila, že váš signál nebude taký čistý“, sú však nesprávne

VSWR vs. odrážaná sila

V prípade vyšších SWR sa časť alebo veľká časť energie jednoducho odráža späť do vysielača. Nemá to nič spoločné s čistým signálom a všetko, čo súvisí s ochranou vášho vysielača pred vyhorením a SWR, bez ohľadu na množstvo energie, ktoré odčerpávate. Znamená to jednoducho, že na tejto frekvencii nie je anténny systém taký efektívny ako radiátor. Samozrejme, ak sa snažíte vysielať na frekvencii, mali by ste radšej, aby vaša anténa mala čo najnižšie SWR (zvyčajne nič menšie ako 2: 1 nie je také zlé pre nižšie pásma a 1.5: 1 je dobré pre vyššie pásma) , ale veľa viacpásmových antén môže byť v niektorých pásmach 10: 1 a zistíte, že ste schopní pracovať prijateľne.

4) VSWR a účinnosť systému
V ideálnom systéme sa 100% energie prenáša z výkonových stupňov do záťaže. To si vyžaduje presnú zhodu medzi impedanciou zdroja (charakteristická impedancia prenosového vedenia a všetkých jeho konektorov) a impedanciou záťaže. Striedavé napätie signálu bude rovnaké od konca po koniec, pretože prechádza bez rušenia.

VSWR vs.% odrazenej sily

V skutočnom systéme spôsobujú nezhodné impedancie to, že sa časť energie odráža späť k zdroju (ako ozvena). Tieto odrazy spôsobujú konštruktívne a deštruktívne rušenie, ktoré vedie k špičkám a dolinám v napätí, ktoré sa menia s časom a vzdialenosťou pozdĺž prenosového vedenia. VSWR kvantifikuje tieto odchýlky napätia, a preto ďalšou bežne používanou definíciou pomeru napätia v stoji je, že je to pomer najvyššieho napätia k najnižšiemu napätiu v ktoromkoľvek bode prenosovej linky.

Pre ideálny systém sa napätie nemení. Preto je jeho VSWR 1.0 (alebo častejšie vyjadrený v pomere 1: 1). Keď dôjde k odrazom, napätie sa mení a VSWR je vyššia, napríklad 1.2 (alebo 1.2: 1). Zvýšená hodnota VSWR koreluje so zníženou účinnosťou prenosového vedenia (a teda celkového vysielača).

Účinnosť prenosových vedení sa zvyšuje o:
1. Zvyšovanie napätia a účinníka
2. Zvyšovanie napätia a znižovanie účinníka
3. Klesajúce napätie a účinník
4. Znižovanie napätia a zvyšovanie účinníka

Existujú štyri veličiny, ktoré popisujú účinnosť prenosu energie z vedenia na záťaž alebo anténu: VSWR, koeficient odrazu, strata nesúladom a strata spätného toku. 

Aby sme získali zmysel pre ich význam, nateraz ich graficky ukazujeme na nasledujúcom obrázku. Tri podmienky: 

● Vedenia spojené so zhodnou záťažou;
● Vedenia pripojené k krátkej monopolnej anténe, ktorá sa nezhoduje (vstupná impedancia antény je 20 - 80 ohmov, v porovnaní s impedanciou prenosového vedenia 50 ohmov);
● Vedenie je otvorené na konci, kde mala byť pripojená anténa.

Zelená krivka - Stojatá vlna na linke 50 ohmov so zodpovedajúcim zaťažením 50 ohmov na konci

Jeho parametre a číselná hodnota sú nasledovné:

parametre	Numerická hodnota
Impedancia zaťaženia	50 ohmov
Koeficient odrazu	0
PSV	1
Strata nesúladu	0 dB
Strata z vrátenia	- ∞ dB
Poznámka: [Toto je perfektné; žiadna stojatá vlna; všetka energia ide do antény / záťaže]

Modrá krivka - Stojatá vlna na linke 50 ohmov do krátkej monopólovej antény

Jeho parametre a číselná hodnota sú nasledovné:

parametre	Numerická hodnota
Impedancia zaťaženia	20 - j80 ohmov
Koeficient odrazu	0.3805 - j0.7080
Absolútna hodnota koeficientu odrazu	0.8038
PSV	9.2
Strata nesúladu	- 4.5 dB
Strata z vrátenia	-1.9 DB
Poznámka: [To nie je príliš dobré; napájanie záťaže alebo antény je dole –4.5 dB od dostupnej energie po ceste dolu]

Červená krivka - Stojatá vlna na linke s otvoreným obvodom na ľavom konci (svorky antény)

Jeho parametre a číselná hodnota sú nasledovné:

parametre	Numerická hodnota
Impedancia zaťaženia	∞
Koeficient odrazu	1
PSV	∞
Strata nesúladu	- 0 dB
Strata z vrátenia	0 dB
Poznámka: [To je veľmi zlé: po konci riadku sa neprenáša žiadna energia]

▲BACK▲

3. Indikátory dôležitých parametrov SWR

1) Trasmisné linky a SWR

S akýmkoľvek vodičom, ktorý vedie prúd striedavého prúdu, sa dá zaobchádzať ako s prenosovým vedením, napríklad s tými, ktorí pôsobia nad hlavou a distribuujú striedavý prúd po krajine. Začlenenie všetkých rôznych foriem prenosových vedení by podstatne nespadalo do rozsahu pôsobnosti tohto článku, takže diskusiu obmedzíme na frekvencie od približne 1 MHz do 1 GHz a na dva bežné typy vedení: koaxiálne (alebo „koaxiálne“) a paralelný vodič (aka, otvorené vedenie, vedenie okna, vedenie rebríka alebo dvojité vedenie, ako to nazveme), ako je znázornené na obrázku 1.

Vysvetlenie: Koaxiálny kábel (A) sa skladá z pevného alebo splietaného stredného vodiča obklopeného izolačným plastovým alebo vzduchovým dielektrikom a rúrkového štítu, ktorý je buď z pevného alebo tkaného drôteného opletenia. Na ochranu vodičov štít obklopuje plastový plášť. Dvojité vedenie (B) sa skladá z dvojice paralelných plných alebo lankových vodičov. Drôty sú držané na svojom mieste buď lisovaným plastom (vedenie okien, dvojité vedenie) alebo keramickými alebo plastovými izolátormi (vedenie rebríka).

Prúd preteká pozdĺž povrchu vodičov (pozri bočný panel v časti „Efekt kože“) v opačných smeroch. Je prekvapujúce, že vysokofrekvenčná energia prúdiaca pozdĺž vedenia v skutočnosti neprúdi vo vodičoch, kde je prúd. Cestuje ako elektromagnetická (EM) vlna v priestore medzi vodičmi a okolo nich. 

Obrázok 1 ukazuje, kde je pole umiestnené v koaxiálnom aj dvojvodičovom zapojení. Pre koaxiálny kábel je pole úplne obsiahnuté v dielektriku medzi stredovým vodičom a štítom. Pre dvojvodiče je však pole najsilnejšie okolo a medzi vodičmi, ale bez okolitého štítu sa časť poľa rozširuje do priestoru okolo vedenia.

To je dôvod, prečo je koaxiálny kábel tak populárny - neumožňuje interakciu signálov vo vnútri so signálmi a vodičmi mimo linky. Dvojité olovo musí byť na druhej strane udržiavané v dostatočnej vzdialenosti od iných prívodných vedení a od všetkých kovových povrchov (postačuje niekoľko šírok vedenia). Prečo používať dvojité olovo? Spravidla má nižšie straty ako koaxiálny kábel, takže je lepšou voľbou, keď je dôležitá strata signálu.

Výukový program pre prenosové linky pre začiatočníkov (zdroj: AT&T)

Čo je to Skin Effect?

Nad asi 1 kHz prúdia striedavé prúdy v čoraz tenkejšej vrstve pozdĺž povrchu vodičov. To je kožný efekt. Vyskytuje sa to preto, lebo vírivé prúdy vo vnútri vodiča vytvárajú magnetické polia, ktoré tlačia prúd na vonkajší povrch vodiča. Pri 1 MHz v medi je väčšina prúdu obmedzená na vonkajších 0.1 mm vodiča a o 1 GHz je prúd vtesnaný do vrstvy hrubej iba niekoľko µm.

2) Odrazové a prevodové koeficienty

Reflexný koeficient je zlomok dopadajúceho signálu odrazeného späť od nesúladu. Koeficient odrazu je vyjadrený buď ako ρ alebo Γ, ale tieto symboly možno použiť aj na vyjadrenie VSWR. Priamo súvisí s VSWR od

 | Γ | = (VSWR - 1) / (VSWR + 1) (A)

Obrázok. To je zlomok signálu odrazeného späť od impedancie záťaže a niekedy sa vyjadruje v percentách.

Pre dokonalú zhodu nie je záťažou odrážaný žiadny signál (tj. Je úplne absorbovaný), takže koeficient odrazu je nulový. 

V prípade prerušenia alebo skratu sa celý signál odrazí späť, takže koeficient odrazu je v obidvoch prípadoch 1. Upozorňujeme, že táto diskusia sa zaoberá iba veľkosťou koeficientu odrazu.  

Γ má tiež priradený fázový uhol, ktorý rozlišuje medzi skratom a otvoreným obvodom, ako aj všetky stavy medzi nimi. 

Napríklad odraz od otvoreného obvodu vedie k fázovému uhlu 0 stupňov medzi dopadajúcou a odrazenou vlnou, čo znamená, že odrazený signál sa pridáva vo fáze s prichádzajúcim signálom v mieste otvoreného obvodu; tj amplitúda stojatej vlny je dvojnásobná oproti amplitúde prichádzajúcej vlny. 

Naopak, skrat má za následok 180-stupňový fázový uhol medzi dopadajúcim a odrazeným signálom, čo znamená, že odrazený signál je fázovo opačný ako prichádzajúci signál, takže sa jeho amplitúdy odčítajú a výsledkom je nula. To je možné vidieť na obrázkoch la a b.

Keď je koeficient odrazu zlomok dopadajúceho signálu odrazeného späť od nesúladu impedancie v obvode alebo prenosovom vedení, je koeficient prenosu zlomkom dopadajúceho signálu, ktorý sa objaví na výstupe. 

Je to funkcia signálu, ktorá sa odráža, ako aj interakcie s vnútornými obvodmi. Má tiež zodpovedajúcu amplitúdu a fázu.

3) Čo je strata návratnosti a strata vloženia?

Strata spätného chodu je pomer úrovne výkonu odrazeného signálu k úrovni výkonu vstupného signálu vyjadrený v decibeloch (dB), tj.

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

Obrázok 2. Strata spätného chodu a strata vloženia do bezstratového obvodu alebo prenosového vedenia.

Na obrázku 2 je na prenosové vedenie aplikovaný signál 0 dBm, Pi. Odrazený výkon, Pr, sa zobrazuje ako -10 dBm a strata spätného toku je 10 dB. Čím vyššia hodnota, tým lepšia zhoda, to znamená, že pre dokonalú zhodu je návratnosť v ideálnom prípade ∞, ale návratnosť straty 35 až 45 dB sa zvyčajne považuje za dobrú zhodu. Podobne pri otvorenom alebo skratovom obvode sa dopadajúca sila odráža späť. Strata spätného toku pre tieto prípady je 0 dB.

Strata vloženia je pomer úrovne výkonu prenášaného signálu k úrovni výkonu vstupného signálu vyjadrený v decibeloch (dB), tj.

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

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

S odkazom na obrázok 2, Pr -10 dBm znamená, že sa odráža 10 percent dopadajúceho výkonu. Ak je obvod alebo prenosové vedenie bezstratové, prenáša sa 90 percent dopadajúceho výkonu. Strata vloženia je preto približne 0.5 dB, čo vedie k vysielanému výkonu -0.5 dBm. Ak by došlo k vnútorným stratám, vložná strata by bola väčšia.

4) Čo sú to S-parametre?

Obr. Reprezentácia S-parametrov dvojportového mikrovlnného obvodu.

Použitím S-parametrov možno vysokofrekvenčný výkon obvodu úplne charakterizovať bez potreby poznať jeho vnútorné zloženie. Pre tieto účely sa obvod bežne označuje ako „čierna skrinka“. Interné komponenty môžu byť aktívne (tj. Zosilňovače) alebo pasívne. Jedinou podmienkou je, že S-parametre sú určené pre všetky požadované frekvencie a podmienky (napr. Teplota, predpätie zosilňovača) a že obvod musí byť lineárny (tj. Jeho výstup je priamo úmerný jeho vstupu). Obrázok 3 je znázornenie jednoduchého mikrovlnného obvodu s jedným vstupom a jedným výstupom (nazývaným porty). Každý port má dopadajúci signál (a) a odrazený signál (b). Poznaním S-parametrov (tj. S11, S21, S12, S22) tohto obvodu je možné určiť jeho vplyv na akýkoľvek systém, v ktorom je nainštalovaný.

S-parametre sa stanovujú meraním za kontrolovaných podmienok. Pomocou špeciálneho testovacieho zariadenia, ktoré sa nazýva sieťový analyzátor, sa do portu 1 privádza signál (a1), pričom port 2 je zakončený v systéme s riadenou impedanciou (zvyčajne 50 ohmov). Analyzátor súčasne meria a zaznamenáva a1, b1 a b2 (a2 = 0). Proces je potom obrátený, tj. So vstupom signálu (a2) na port 2 analyzátor meria a2, b2 a b1 (a1 = 0). Vo svojej najjednoduchšej podobe sieťový analyzátor meria iba amplitúdy týchto signálov. Toto sa nazýva skalárny sieťový analyzátor a je postačujúce na určenie veličín ako VSWR, RL a IL. Pre úplnú charakteristiku obvodu je však tiež potrebná fáza, ktorá si vyžaduje použitie vektorového sieťového analyzátora. S-parametre sú určené nasledujúcimi vzťahmi:

S11 = bl / al; S1 = b1 / al; S21 = b2 / a1; S22 = b2 / a2 (D)

S11 a S22 sú koeficienty odrazu vstupného a výstupného portu obvodu; zatiaľ čo S21 a S12 sú koeficienty prenosu vpred a vzad obvodu. RL súvisí s koeficientmi odrazu vo vzťahoch

RLPort 1 (dB) = -20 log10 | S11 | a RLPort 2 (dB) = -20 log10 | S22 | (E)

IL súvisí s koeficientmi prenosu obvodov podľa vzťahov

ILod portu 1 do portu 2 (dB) = -20 log10 | S21 | a ILod portu 2 do portu 1 (dB) = -20 log10 | S12 | (F)

Toto znázornenie je možné rozšíriť na mikrovlnné obvody s ľubovoľným počtom portov. Počet S-parametrov stúpa o druhú mocninu počtu portov, takže sa matematika viac zapája, ale dá sa zvládnuť pomocou maticovej algebry.

5) Čo je to zhoda s impedanciou?

Impedancia je opozícia, s ktorou sa stretáva elektrická energia, keď sa vzďaľuje od svojho zdroja.  

Synchronizácia záťaže a impedancie zdroja zruší efekt vedúci k maximálnemu prenosu energie. 

Toto je známe ako veta o maximálnom prenose energie: Veta o maximálnom prenose energie je kritická v zostavách rádiofrekvenčného prenosu, najmä pri zostavovaní RF antén.

Zosúladenie impedancie je rozhodujúce pre efektívne fungovanie vysokofrekvenčných zariadení, kde chcete optimálne presunúť napätie a výkon. V RF dizajne bude prispôsobenie impedancie zdroja a záťaže maximalizovať prenos RF energie. Antény dostanú maximálny alebo optimálny prenos energie, keď je ich impedancia porovnaná s výstupnou impedanciou zdroja vysielania.

Impedancia 50 Ohm je štandardom pre návrh väčšiny RF systémov a komponentov. Koaxiálny kábel, ktorý podporuje pripojenie v rade RF aplikácií, má typickú impedanciu 50 Ohmov. Vysokofrekvenčný výskum uskutočnený v 1920. rokoch 30. storočia zistil, že optimálna impedancia na prenos vysokofrekvenčných signálov by bola v rozmedzí od 60 do XNUMX Ohmov v závislosti od prenosu napätia a výkonu. Relatívne štandardizovaná impedancia umožňuje zosúladenie kabeláže s komponentmi, ako sú Wi-Fi alebo Bluetooth antény, PCB a zoslabovače. Niekoľko typov kľúčových antén má impedanciu 50 ohmov, vrátane ZigBee GSM GPS a LoRa

Reflexný koeficient - Zdroj: Wikipedia

Nesúlad v impedancii vedie k odrazom napätia a prúdu a v nastaveniach RF to znamená, že výkon signálu sa odrazí späť k jeho zdroju, podiel je podľa stupňa nesúladu. To možno charakterizovať pomocou pomeru napätia v stoji (VSWR), ktorý je mierou účinnosti prenosu vysokofrekvenčnej energie z jej zdroja do záťaže, napríklad do antény.

Nesúlad medzi zdrojovou a záťažovou impedanciou, napríklad 75Ohm anténou a 50 Ohm koaxiálnou kabelážou, je možné prekonať použitím celého radu zariadení na prispôsobenie impedancie, ako sú sériové rezistory, transformátory, podložky na prispôsobenie impedancie na povrch alebo anténne tunery.

V elektronike zahŕňa impedančné prispôsobenie vytvorenie alebo zmenu obvodu alebo elektronickej aplikácie alebo komponentu nastaveného tak, aby sa impedancia elektrickej záťaže zhodovala s impedanciou zdroja napájania alebo zdroja napájania. Obvod je skonštruovaný alebo navrhnutý tak, aby sa impedancie javili rovnako.

Pri pohľade na systémy, ktoré zahŕňajú prenosové vedenia, je potrebné pochopiť, že zdroje, prenosové vedenia / napájače a záťaže majú charakteristickú impedanciu. 50Ω je veľmi bežný štandard pre vysokofrekvenčné aplikácie, aj keď v niektorých systémoch sa občas môžu vyskytnúť aj iné impedancie.

Aby sa dosiahol maximálny prenos energie zo zdroja do prenosového vedenia alebo z prenosového vedenia na záťaž, či už ide o odpor, vstup do iného systému alebo anténu, musia sa úrovne impedancie zhodovať.

Inými slovami, v prípade systému 50Ω musí mať zdroj alebo generátor signálu zdrojovú impedanciu 50Ω, prenosové vedenie musí byť 50Ω a rovnako aj zaťaženie.

Problémy nastanú, keď sa energia prenesie do prenosového vedenia alebo podávača a prejde smerom k záťaži. Ak existuje nesúlad, tj impedancia záťaže sa nezhoduje s impedanciou prenosového vedenia, nie je možné preniesť všetok výkon.

Pretože energia nemôže zmiznúť, energia, ktorá sa neprenáša do záťaže, musí niekde ísť a tam putuje späť pozdĺž prenosovej linky späť k zdroju.

Ak k tomu dôjde, napätie a prúdy vpred a odrazených vĺn v podávači sa sčítajú alebo odčítavajú v rôznych bodoch pozdĺž podávača podľa fáz. Týmto spôsobom sa vytvárajú stojaté vlny.

Spôsob, akým sa účinok prejavuje, je možné preukázať dĺžkou lana. Ak je jeden koniec ponechaný voľný a druhý je posunutý nadol, je možné pozorovať pohyb vlny smerom dole pozdĺž lana. Ak je však jeden koniec pevný, je nastavený pohyb stojatých vĺn a sú vidieť body minimálnej a maximálnej vibrácie.

Ak je odpor záťaže nižší ako je nastavená impedancia napájacieho napätia a prúdu. Celkový prúd v mieste záťaže je tu vyšší ako prúd dokonale prispôsobeného vedenia, zatiaľ čo napätie je menšie.

Hodnoty prúdu a napätia pozdĺž podávača sa líšia pozdĺž podávača. Pre malé hodnoty odrazenej energie je tvar vlny takmer sínusový, ale pre väčšie hodnoty sa javí skôr ako sínusová vlna s usmernenou plnou vlnou. Tento priebeh pozostáva z napätia a prúdu z predného výkonu plus napätia a prúdu z odraženého výkonu.

Vo vzdialenosti štvrtiny vlnovej dĺžky od záťaže dosahujú kombinované napätia maximálnu hodnotu, zatiaľ čo prúd je minimálny. Vo vzdialenosti pol vlnovej dĺžky od záťaže je napätie a prúd rovnaké ako pri záťaži.

Podobná situácia nastane, keď je odpor záťaže väčší ako impedancia podávača, ale tentoraz je celkové napätie pri záťaži vyššie ako hodnota dokonale prispôsobeného vedenia. Napätie dosahuje minimum vo vzdialenosti štvrtiny vlnovej dĺžky od záťaže a prúd je maximálny. Avšak vo vzdialenosti polovice vlnovej dĺžky od záťaže je napätie a prúd rovnaké ako pri záťaži.

Potom, keď je na konci vedenia umiestnený otvorený obvod, je vzorka stojatej vlny pre napájač podobná ako pri skrate, ale so vzorkami napätia a prúdu obrátenými.

▲BACK▲

6) Čo je to odrazená energia?
Keď prenesená vlna narazí na hranicu, napríklad na hranicu medzi bezstratovým prenosovým vedením a záťažou (pozri obrázok 1 nižšie), časť energie sa prenesie na záťaž a časť sa odrazí. Koeficient odrazu spája prichádzajúce a odrážané vlny ako:

Γ = V- / V + (rovnica 1)

Kde V- je odrazená vlna a V + je prichádzajúca vlna. VSWR súvisí s veľkosťou koeficientu odrazu napätia (Γ):

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

VSWR je možné merať priamo pomocou SWR metra. Na meranie koeficientov odrazu vstupného portu (S11) a výstupného portu (S22) možno použiť RF testovací prístroj, ako je vektorový sieťový analyzátor (VNA). S11 a S22 sú ekvivalentné Γ na vstupnom a výstupnom porte. VNA s matematickými režimami môžu tiež priamo vypočítať a zobraziť výslednú hodnotu VSWR.

Strata návratnosti na vstupných a výstupných portoch sa môže vypočítať z koeficientu odrazu S11 alebo S22 takto:

RLIN = 20log10 | S11 | dB (ekv. 3)

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

Koeficient odrazu sa vypočíta z charakteristickej impedancie prenosového vedenia a impedancie záťaže takto:

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

Kde ZL je impedancia záťaže a ZO je charakteristická impedancia prenosového vedenia (obrázok 1).

VSWR možno vyjadriť aj ako ZL a ZO. Nahradením rovnice 5 do rovnice 2 získame:

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

Pre ZL> ZO, | ZL - ZO | = ZL - ZO

Z tohto dôvodu:

VSWR = (ZL + ZO + ZL - ZO) / (ZL ​​+ ZO - ZL + ZO) = ZL / ZO. (Rov. 6)
Pre ZL <ZO, | ZL - ZO | = ZO - ZL

Z tohto dôvodu:

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

Vyššie sme poznamenali, že VSWR je špecifikácia uvedená vo forme pomeru vzhľadom na 1, ako príklad 1.5: 1. Existujú dva špeciálne prípady VSWR: ∞: 1 a 1: 1. Pomer nekonečna k jednému nastane, keď je záťaž otvoreným obvodom. Pomer 1: 1 sa vyskytuje, keď je záťaž dokonale prispôsobená charakteristickej impedancii prenosového vedenia.

VSWR je definovaná zo stojatej vlny, ktorá vzniká na samotnej prenosovej linke:

VSWR = | VMAX | / | VMIN | (Rov. 8)

Kde VMAX je maximálna amplitúda a VMIN je minimálna amplitúda stojatej vlny. Pri dvoch vysoko uložených vlnách sa maximum dosiahne konštruktívnym rušením medzi prichádzajúcimi a odrazenými vlnami. teda:

VMAX = V + + V- (rovnica 9)

pre maximálne konštruktívne rušenie. Minimálna amplitúda sa vyskytuje pri dekonštruktívnom interferencii alebo:

VMIN = V + - V- (rovnica 10)

Nahradenie rovníc 9 a 10 do výnosov rovnice 8


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

Substitučná rovnica 1 za rovnicu 11 získame:

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

Rovnica 12 je rovnica 2 uvedená na začiatku tohto článku.

▲BACK▲

4. VSWR Calculator: Ako vypočítať VSWR? 

Impedančné nesúlady vedú k stojatým vlnám pozdĺž prenosovej linky a SWR je definovaný ako pomer amplitúdy čiastočnej stojatej vlny v antinode (maximum) k amplitúde v uzle (minimum) pozdĺž linky.

Výsledný pomer sa bežne vyjadruje ako pomer, napr. 2: 1, 5: 1 atď. Dokonalá zhoda je 1: 1 a úplný nesúlad, tj skrat alebo otvorený obvod je ∞: 1.

V praxi nastáva strata na akomkoľvek napájacom alebo prenosovom vedení. Na meranie VSWR sa v danom bode systému zistí dopredný a spätný výkon, ktorý sa prevedie na hodnotu pre VSWR. 

Týmto spôsobom sa VSWR meria v konkrétnom bode a maximá a minimá napätia nie je potrebné určovať pozdĺž dĺžky vedenia.

Napäťová zložka stojatej vlny v rovnomernom prenosovom vedení pozostáva z vlny vpred (s amplitúdou Vf) superponovanej na odrazenú vlnu (s amplitúdou Vr). Odrazy sa vyskytujú v dôsledku nespojitostí, ako napríklad nedokonalosť v inak rovnomernom prenosovom vedení alebo keď je prenosové vedenie ukončené inou ako charakteristickou impedanciou.

Ak máte záujem o určenie výkonu antén, mala by sa hodnota VSWR vždy merať na samotných svorkách antény, a nie na výstupe vysielača. Kvôli ohmickým stratám vo vysielacej kabeláži sa vytvorí ilúzia s lepšou anténou VSWR, ale to len preto, že tieto straty tlmia vplyv náhleho odrazu na svorkách antény.

Pretože sa anténa zvyčajne nachádza v určitej vzdialenosti od vysielača, na prenos energie medzi nimi je potrebné napájacie vedenie. Ak prívodné vedenie nemá stratu a zodpovedá výstupnej impedancii vysielača aj vstupnej impedancii antény, bude do antény dodaný maximálny výkon. V takom prípade bude VSWR 1: 1 a napätie a prúd budú konštantné po celej dĺžke napájacieho vedenia.

1) Výpočet VSWR

Strata spätného chodu je miera pomeru výkonu v dopadajúcej vlne k odrazenej v dB v dB a definujeme ju tak, aby mala zápornú hodnotu.

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

Napríklad, ak má záťaž spätnú stratu -10 dB, potom sa odráža 1/10 dopadajúceho výkonu. Čím vyššia je strata spiatočky, tým menej energie sa v skutočnosti stratí.

Značný záujem je tiež o stratu nesúladu. Toto je miera toho, koľko prenášaného výkonu je oslabené v dôsledku odrazu. Je to dané týmto vzťahom:

Strata nesúladu = 10 protokolov (1 -p2)

Napríklad z tabuľky č. 1 by anténa s VSWR 2: 1 mala koeficient odrazu 0.333, stratu nesúladu -0.51 dB a stratu spätného chodu -9.54 dB (11% vášho výkonu vysielača sa odráža späť )

2) Graf bezplatného výpočtu VSWR

Tu je jednoduchý graf výpočtu VSWR. 

Vždy pamätajte, že VSWR by malo byť číslo väčšie ako 1.0
PSV	Koeficient odrazu (Γ)	Odrazený výkon (%)	Strata napätia	Odrazený výkon (dB)	Strata z vrátenia	Strata nesúladu (dB)
1	0.00	0.00	0	-Nekonečno	Nekonečno	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	∞	∞	∞
Extra čítanie: VSWR v anténe Pomer stojatých vĺn napätia (VSWR) je údajom o miere nesúladu medzi anténou a napájacím vedením, ktoré je k nej pripojené. Toto je tiež známe ako Standing Wave Ratio (SWR). Rozsah hodnôt pre VSWR je od 1 do ∞.  Hodnota VSWR pod 2 sa považuje za vhodnú pre väčšinu anténnych aplikácií. Anténu možno označiť ako „dobrú zhodu“. Takže keď niekto hovorí, že anténa je zle zosúladená, veľmi často to znamená, že hodnota VSWR presahuje 2 pre záujmovú frekvenciu.  Strata návratnosti je ďalšou špecifikáciou záujmu a je podrobnejšie pokrytá v časti Anténna teória. Bežne požadovaná konverzia je medzi stratou návratnosti a VSWR a niektoré hodnoty sú uvedené v tabuľke, spolu s grafom týchto hodnôt pre rýchlu orientáciu.

Odkiaľ pochádzajú tieto výpočty? Začnite teda vzorcom pre VSWR:

Ak prevrátime tento vzorec, môžeme z VSWR vypočítať koeficient odrazu (, alebo stratu spätného toku, s11):

Teraz je tento koeficient odrazu skutočne definovaný ako napätie. Naozaj by sme chceli vedieť, koľko energie sa odráža. Bude to úmerné druhej mocnine napätia (V ^ 2). Odrazený výkon v percentách bude teda:

Odrazenú silu môžeme previesť na decibely jednoducho:

Nakoniec sa výkon buď odráža, alebo dodáva do antény. Množstvo dodané do antény sa píše ako () a je jednoducho (1 - ^ 2). Toto sa nazýva strata nesúladu. Toto je množstvo energie, ktorá sa stratí kvôli nesúladu impedancie, a môžeme ju vypočítať pomerne ľahko:

A to je všetko, čo potrebujeme vedieť, aby sme sa mohli vracať medzi VSWR, stratou s11 / návratnosťou a stratou nesúladu. Dúfam, že ste prežili rovnako skvelý čas ako ja.

Prevodná tabuľka - dBm na dBW a W (watt)

V tejto tabuľke uvádzame, ako si navzájom zodpovedajú hodnota výkonu v dBm, dBW a Watt (W).

Výkon (dBm)	Výkon (dBW)	Výkon ((W) watt)
100	70	10 MW
90	60	1 MW
80	50	100 KW
70	40	10 KW
60	30	1 KW
50	20	100 W
40	10	10 W
30	0	1 W
20	-10	100 mW
10	-20	10 mW
0	-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
-∞	-∞	0 W
kde: dBm = decibel-miliwatt dBW = decibel-watt MW = megawatt KW = kilowatt W = watt mW = miliwatt μW = mikrowatt nW = nanowatt pW = pikowatt

▲BACK▲

3) Vzorec VSWR

Tento program je applet na výpočet pomeru napätia v stojatej vlne (VSWR).

Pri nastavovaní anténneho a vysielacieho systému je dôležité vyhnúť sa nezhode impedancie kdekoľvek v systéme. Akákoľvek nezhoda znamená, že určitá časť výstupnej vlny sa odrazí späť k vysielaču a systém sa stane neefektívnym. Na rozhraniach medzi rôznymi zariadeniami, napr. Vysielačom, káblom a anténou, sa môžu vyskytnúť nezhody. Antény majú impedanciu, ktorá je zvyčajne 50 ohmov (keď má anténa správne rozmery). Ak dôjde k odrazu, vzniknú v kábli stojaté vlny.

Vzorec VSWR a koeficient odrazu:

Rovnica 1	Koeficient odrazu Γ je definovaný ako	Rovnica 2	Pomer VSWR alebo stojatej vlny napätia
Vzorec		Vzorec
Gamma	ZL = Hodnota záťaže v ohmoch (zvyčajne anténa) Zo = charakteristická impedancia prenosovej linky v ohmoch	Sigma	Vzhľadom k tomu, že p sa bude pohybovať od 0 do 1, vypočítané hodnoty pre VSWR budú od 1 do nekonečna.
Vypočítané hodnoty	medzi -1 ≦ Γ ≦ 1.	Vypočítané hodnoty	1 alebo pomer 1: 1.
Keď je hodnota „-1“.	Znamená to, že dôjde k 100% odrazu a na záťaž sa neprenáša žiadna energia. Odrazená vlna je 180 stupňov mimo fázy (invertovaná) s dopadajúcou vlnou.	S otvoreným okruhom	Toto je stav prerušeného obvodu bez pripojenej antény. Znamená to, že ZL je nekonečný a členy Zo zmiznú v rovnici.1, takže leaving = 1 (100% odraz) a ρ = 1. Neprenesie sa žiadna energia a VSWR bude nekonečná.
Keď je hodnota „1“.	Znamená to, že dôjde k 100% odrazu a na záťaž sa neprenáša žiadna energia. Odrazená vlna je vo fáze s dopadajúcou vlnou.	S skratom	Predstavte si, že koniec kábla má skrat. To znamená, že ZL je 0 a Eq.1 bude počítať Γ = -1 a ρ = 1. Neprenáša sa žiadna energia a VSWR je nekonečná.
Keď je hodnota „0“.	Znamená to, že nedochádza k žiadnym odrazom a všetka sila sa prenáša na záťaž. (Ideálne)	So správne priradenou anténou.	Keď je pripojená správne zladená anténa, potom sa všetka energia prevedie na anténu a prevedie sa na žiarenie. ZL je 50 ohmov a Rovnica 1 vypočíta Γ ako nulu. VSWR bude teda presne 1.
N / A	N / A	S nesprávne priradenou anténou.	Ak je pripojená nesprávne priradená anténa, impedancia už nebude 50 ohmov a vyskytne sa nesúlad impedancie a časť energie sa odrazí späť. Množstvo odrážanej energie závisí od úrovne nesúladu, takže hodnota VSWR bude vyššia ako 1.
Pri použití kábla s nesprávnou charakteristickou impedanciou Káblové / prenosové vedenie použité na pripojenie antény k vysielaču bude musieť mať správnu charakteristickú impedanciu Zo.  Typicky sú koaxiálne káble 50 ohmov (75 ohmov pre televízory a satelity) a ich hodnoty budú vytlačené na samotných kábloch.  Množstvo odrazenej energie závisí od úrovne nesúladu, takže VSWR bude mať hodnotu vyššiu ako 1.

Hodnotenie:

Čo sú stojaté vlny? Na koniec prenosového vedenia je pripojená záťaž a signál pozdĺž nej preteká a vstupuje do záťaže. Ak sa impedancia záťaže nezhoduje s impedanciou prenosového vedenia, potom sa časť cestujúcej vlny odráža späť k zdroju.

Ak dôjde k odrazu, tieto prejdú späť po prenosovej linke a kombinujú sa s dopadajúcimi vlnami, aby vytvorili stojaté vlny. Je dôležité si uvedomiť, že výsledná vlna sa javí ako stacionárna a nešíri sa ako normálna vlna a neprenáša energiu do záťaže. Vlna má oblasti s maximálnou a minimálnou amplitúdou, ktoré sa nazývajú anti-uzly a uzly.

Ak sa pripája anténa, ak sa vyrába VSWR 1.5, potom je energetická účinnosť 96%. Keď sa vyrobí VSWR 3.0, potom je energetická účinnosť 75%. Pri skutočnom použití sa neodporúča prekročiť VSWR 3.

▲BACK▲

5. Ako merať pomer stojatých vĺn - vysvetlenie na Wikipédii
Na meranie pomeru stojatých vĺn je možné použiť veľa rôznych metód. Najintuitívnejšia metóda používa štrbinovú linku, ktorá je časťou prenosového vedenia s otvorenou štrbinou, ktorá umožňuje sonde detegovať skutočné napätie v rôznych bodoch tejto linky. 

Maximálnu a minimálnu hodnotu je možné priamo porovnať. Táto metóda sa používa pri VHF a vyšších frekvenciách. Pri nižších frekvenciách sú takéto vedenia neprakticky dlhé. Smerové spojky možno použiť pri vysokofrekvenčných vlnách prostredníctvom mikrovlnných frekvencií. 

Niektoré majú dĺžku štvrť vlny alebo viac, čo obmedzuje ich použitie na vyššie frekvencie. Iné typy smerových väzobných väzieb vzorkujú prúd a napätie v jednom bode prenosovej cesty a matematicky ich kombinujú takým spôsobom, aby predstavovali výkon prúdiaci jedným smerom.

Bežný typ merača SWR / výkonu používaný v amatérskej prevádzke môže obsahovať dvojsmerný väzobný člen. Iné typy používajú jediný spojovací člen, ktorý je možné otočiť o 180 stupňov, aby sa získala vzorka energie prúdiacej v oboch smeroch. Jednosmerné väzobné členy tohto typu sú k dispozícii pre mnoho frekvenčných rozsahov a úrovní výkonu a s príslušnými hodnotami väzby pre použitý analógový merač.

Smerový wattmeter používajúci otočný smerový spojovací prvok

Predný a odrazený výkon meraný smerovými väzobnými silami sa môže použiť na výpočet SWR. Výpočty sa môžu robiť matematicky v analógovej alebo digitálnej forme alebo pomocou grafických metód zabudovaných do merača ako dodatočná stupnica alebo odčítaním z bodu kríženia medzi dvoma ihlami na tom istom meradle.

Vyššie uvedené meracie prístroje sa môžu používať „v rade“, to znamená, že plný výkon vysielača môže prechádzať cez meracie zariadenie tak, aby umožňoval nepretržité sledovanie SWR. Ostatné prístroje, ako napríklad sieťové analyzátory, smerové spojovacie členy s nízkym výkonom a anténne mostíky, používajú na meranie nízky výkon a musia byť pripojené namiesto vysielača. Mostové obvody možno použiť na priame meranie reálnych a imaginárnych častí impedancie záťaže a na ich použitie na odvodenie SWR. Tieto metódy môžu poskytnúť viac informácií ako len SWR alebo dopredný a odrazený výkon. [11] Samostatné anténne analyzátory používajú rôzne meracie metódy a môžu zobrazovať SWR a ďalšie parametre vynesené proti frekvencii. Použitím kombinácie smerových väzobných členov a mostíka je možné vytvoriť prístroj v rade, ktorý číta priamo v komplexnej impedancii alebo v SWR. [12] K dispozícii sú aj samostatné anténne analyzátory, ktoré merajú viac parametrov.

▲BACK▲

6. Často sa pýtajte

1) Čo spôsobuje vysoké VSWR?

Ak je VSWR príliš vysoký, mohlo by sa potenciálne odraziť príliš veľa energie späť do výkonového zosilňovača a spôsobiť poškodenie vnútorných obvodov. V ideálnom systéme by bola VSWR 1: 1. Príčinou vysokého hodnotenia VSWR môže byť použitie nesprávneho zaťaženia alebo niečoho neznámeho, napríklad poškodené prenosové vedenie.

2) Ako znižujete VSWR?

Jednou technikou na zníženie odrazeného signálu od vstupu alebo výstupu ľubovoľného zariadenia je umiestnenie atenuátora pred alebo za zariadenie. Útlmový člen redukuje odrazený signál na dvojnásobok hodnoty útlmu, zatiaľ čo vysielaný signál prijíma nominálnu hodnotu útlmu. (Tipy: Ak chcete zdôrazniť, aké dôležité sú VSWR a RL pre vašu sieť, zvážte zníženie výkonu z VSWR o 1.3: 1 na 1.5: 1 - jedná sa o zmenu návratovej straty z 16 dB na 13 dB).

3) Je strata návratnosti S11?

V praxi je najčastejšie uvádzaným parametrom antén S11. S11 predstavuje to, koľko energie sa odráža od antény, a preto sa označuje ako koeficient odrazu (niekedy sa označuje ako gama: alebo strata spätného toku ...).

4) Prečo sa VSWR meria?

VSWR (Voltage Standing Wave Ratio), je miera toho, ako efektívne sa vysokofrekvenčný výkon prenáša zo zdroja energie cez prenosové vedenie do záťaže (napríklad zo zosilňovača výkonu cez prenosové vedenie do antény). . V ideálnom systéme sa prenáša 100% energie.

5) Ako môžem opraviť vysoké VSWR?

Ak je vaša anténa namontovaná nízko na vozidle, napríklad na nárazníku alebo za kabínou pick-upu, môže sa signál odraziť späť k anténe a spôsobiť vysoké SWR. Aby ste to zmiernili, udržujte najmenej 12 palcov antény nad čiarou strechy a umiestnite anténu čo najvyššie na vozidlo.

6) Čo je dobré čítanie VSWR?
Najlepšie možné čítanie je 1.01: 1 (strata spätného toku 46 dB), ale zvyčajne je prijateľné čítanie pod 1.5: 1. Mimo dokonalého sveta je vo väčšine prípadov na mieste 1.2: 1 (20.8 dB návratnosť). Pre zaistenie presného odpočtu je najlepšie pripojiť merací prístroj k základni antény.

7) Je 1.5 SWR dobrá?
Áno, je! Ideálny rozsah je SWR 1.0 - 1.5. Existuje priestor na zlepšenie, keď je rozsah 1.5 - 1.9 SWR, ale SWR v tomto rozmedzí by mali stále poskytovať adekvátny výkon. Príležitostne je kvôli inštaláciám alebo premenným vozidla nemožné dosiahnuť nižšie hodnoty SWR ako je táto.

8) Ako môžem skontrolovať svoje SWR bez merača?
Tu sú kroky, ako vyladiť rádio CB bez merača SWR:
1) Nájdite oblasť s obmedzeným rušením.
2) Uistite sa, že máte ďalšie rádio.
3) Nalaďte obe rádiá na rovnaký kanál.
4) Hovorte do jedného rádia a počúvajte cez druhé.
5) Premiestnite jedno rádio preč a keď je zvuk čistý, všimnite si.
6) Podľa potreby upravte anténu.

9) Je potrebné vyladiť všetky CB antény?
Aj keď vyladenie antény nie je potrebné na fungovanie vášho systému CB, existuje niekoľko dôležitých dôvodov, prečo by ste mali vždy vyladiť anténu: Vylepšený výkon - Správne naladená anténa bude VŽDY fungovať efektívnejšie ako nevyladená anténa.

10) Prečo sa moje SWR zvýši, keď hovorím?

Jednou z najbežnejších príčin vysokých hodnôt SWR je nesprávne pripojenie vášho merača SWR k vášmu rádiu a anténe. Pri nesprávnom pripojení sa namerané hodnoty budú označovať ako extrémne vysoké, aj keď je všetko nainštalované perfektne. Prečítajte si tento článok o tom, ako zabezpečiť, aby bol váš elektromer SWR správne nainštalovaný.

7. Najlepšie zadarmo online Kalkulačka VSWR v roku 2021

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

▲BACK▲

Zdieľanie sa stará!

Zanechajte správu 

zoznam správ