add favorite set Homepage
Poziţie:Acasă >> Noutăți

produse Categoria

produse Tag-uri

Fmuser Site-uri

Ce este VSWR și cum se măsoară VSWR?

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


"VSWR în teoria antenei reprezintă tensiunea raportului undei staționare, cunoscut și ca raportul undei staționare (SWR). VSWR este o măsurare a nivelului undei staționare pe o linie de alimentare. Inginerii RF știu că o problemă foarte importantă atunci când studiază liniile de alimentare / transmisie este Unda statică, unda staționară reprezintă puterea pe care sarcina nu o acceptă și se reflectă înapoi de-a lungul liniei de transmisie sau al alimentatorului, în timp ce raportul undei staționare este o funcție a coeficientului de reflecție, care descrie puterea reflectată de antenă. --- - FMUSER "


ANUNȚ: Deși valurile în picioare și VSWR sunt foarte importante, de multe ori teoria și calculele VSWR pot masca o vedere a ceea ce se întâmplă de fapt. Din fericire, este posibil să obțineți o viziune bună a subiectului, fără a vă adânci prea mult în teoria VSWR.



Partajarea este grija!


Conţinut

1. Ce este VSWR (Voltage Standing Wave Ratio)?

2. Ce este SWR (Standing Wave Basics)?

3. Indicatori parametri importanți ai SWR

4. Calculator VSWR: Cum se calculează VSWR?

5. Cum se măsoară raportul undei staționare

6. Puneți întrebări frecvente

7. Top 10 cele mai bune online gratuite Calculator VSWR



1. Ce este VSWR (Voltage Standing Wave Ratio)


1) Definiția VSWR (Voltage Standing Wave Ratio)

Raportul undei staționare de tensiune (VSWR) este definit ca raportul dintre undele staționare de tensiune transmisă și reflectată într-un frecvență radio (RF) sistem de transmisie electrică. Uneori, VSWR se pronunță și ca „viswar”. VSWR este o măsură a eficienței transmiterii puterii RF de la sursa de alimentare, printr-o linie de transmisie și în sarcină. Un exemplu comun este un amplificator de putere conectat la o antenă printr-un Linia de transport. VSWR este utilizat ca măsură de eficiență pentru tot ceea ce transmite RF include liniile de transmisie, cablurile electrice și chiar semnalul din aer. 


Neconcordanțele de impedanță au ca rezultat valuri staționare de-a lungul liniei de transmisie, iar SWR este definit ca raportul amplitudinii undei staționare parțiale la o antinod (maxim) la amplitudinea unui nod (minim) de-a lungul liniei.



Definiția VSWR oferă baza pentru toate calcule și formule.

Raportul de undă permanentă, VSWR este definit ca raportul dintre tensiunea maximă și minimă pe o linie fără pierderi.


Raportul rezultat este exprimat în mod normal ca un raport, de exemplu 2: 1, 5: 1, etc. O potrivire perfectă este 1: 1 și o nepotrivire completă, adică un circuit scurt sau deschis este ∞: 1.


În practică există o pierdere pe orice alimentare sau linie de transmisie. Pentru a măsura VSWR, puterea directă și inversă este detectată în acel punct al sistemului și aceasta este convertită într-o cifră pentru VSWR. 


În acest fel, VSWR se măsoară într-un anumit punct, iar tensiunea maximă și minimă nu trebuie determinate de-a lungul lungimii liniei.


De asemenea, se va citi: Care este diferența între AM și FM?


Să facem o vizionare rapidă a videoclipului despre VSWR! (Sursa: RF elements sro)





2) Funcțiile principale ale VSWR

În aplicație, această figură descrie cât de bine se potrivește antena impedanței cu radioul sau linia de transmisie la care este conectată. Într-o linie conectată, o nepotrivire a impedanței poate provoca reflexie, ceea ce sună exact - o undă care revine și merge în direcția greșită. Rezultatul undelor opuse este un val staționar. Acest lucru reduce puterea pe care o primește antena și pe care o poate folosi pentru difuzare. Poate chiar arde un transmițător


VSWR sunt utilizate pe scară largă într-o varietate de aplicații, cum ar fi VSWR în antenă, VSWR în telecom, VSWR în cuptor cu microunde, VSWR în RF, etc. Iată câteva dintre principalele aplicații cu explicații:


Aplicații ale VSWR Funcțiile principale ale VSWR 
Transmiterea antenei
Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) este o indicație a cantității de nepotrivire între un antenă și linia de alimentare care se conectează la aceasta. Acest lucru este, de asemenea, cunoscut sub numele de Standing Wave Ratio (SWR). Gama de valori pentru VSWR este de la 1 la ∞. O valoare VSWR sub 2 este considerată adecvată pentru majoritatea aplicațiilor de antenă. Antena poate fi descrisă ca având o „potrivire bună”. Deci, atunci când cineva spune că antena este slab potrivită, de foarte multe ori înseamnă că valoarea VSWR depășește 2 pentru o frecvență de interes.
Telecomunicaţie În telecomunicații, raportul undei staționare (SWR) este raportul dintre amplitudinea unei unde parțiale staționale la un antinod (maxim) și amplitudinea unui nod adiacent (minim) într-o linie de transmisie electrică. 
Cuptor cu microunde
Măsurile comune de performanță asociate liniilor și circuitelor de transmisie cu microunde sunt VSWR, coeficientul de reflexie și reveni pierderea, precum și coeficientul de transmisie și pierderea de inserție. Toate acestea pot fi exprimate folosind parametri de împrăștiere, mai des denumiți parametri S.
RF Raportul de undă permanentă de tensiune (VSWR) este definit ca raportul dintre undele staționare de tensiune transmisă și reflectată într-o transmisie electrică de frecvență radio (RF) sistem. Este o măsură a eficienței transmiterii puterii RF de la sursa de alimentare, printr-o linie de transmisie și în sarcină

De asemenea, se va citi:Cum să măsurați SWR pe radioul AM de unul singur?

Iată o listă simplificată de cunoștințe RF de bază oferită de tehnicianul FMUSER Jimmy, puteți înțelege pe deplin VSWR prin intermediul acestor conținuturi: 


Cum se exprimă VSWR folosind tensiunea?
Prin definiție, VSWR este raportul dintre cea mai mare tensiune (amplitudinea maximă a undei staționare) și cea mai mică tensiune (amplitudinea minimă a undei staționare), oriunde între sursă și sarcină.

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

V (max) = amplitudinea maximă a undei staționare
V (min) = amplitudinea minimă a undei staționare


Cum se exprimă VSWR folosind o impedanță?
Prin definiție, VSWR este raportul dintre impedanța de încărcare și impedanța sursei.

VSWR = ZL / Zo

ZL = impedanța de încărcare
Zo = impedanța sursei

Care este valoarea ideală a unui VSWR?
Valoarea unui VSWR ideal este 1: 1 sau scurt exprimată ca 1. În acest caz, puterea reflectată de la sarcină la sursă este zero.

Cum se exprimă un VSWR folosind reflecția și puterea înainte?
Prin definiția VSWR este egal cu

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

în cazul în care:

Pr = Puterea reflectată
Pf = Puterea înainte


De asemenea, se va citi: Cum să vă DIY Antena radio FM Bas Noțiuni de bază și tutoriale despre antena FM de casă

3) De ce să-mi pese de VSWR? 

Valoarea VSWR prezintă puterea reflectată de la încărcare la sursă. Este adesea folosit pentru a descrie cât de multă energie se pierde de la sursă (de obicei un amplificator de înaltă frecvență) printr-o linie de transmisie (de obicei un cablu coaxial) până la sarcină (de obicei o antenă).

Aceasta este o situație proastă: emițătorul dvs. arde din cauza energiei supra-înalte.

Iată motivul principal:

Toată energia se reflectă (de exemplu, printr-un circuit deschis sau scurtcircuitat) la sfârșitul liniei, apoi niciuna nu se absoarbe, producând o „undă permanentă” perfectă pe linie. Aceasta este o situație rea, nedorită. De fapt, atunci când puterea menită să fie radiată revine în emițător la putere maximă, de obicei va arde electronica acolo.

Este greu de înțeles? Iată un exemplu care vă poate ajuta:

Un tren de undă oceanic care călătorește spre țărm transportă energie către plajă. Dacă aleargă pe o plajă ușor înclinată, toată energia se absoarbe și nu există valuri care să călătorească în larg. Dacă în loc de o plajă înclinată este prezent un dig vertical, atunci trenul de undă de intrare se reflectă complet, astfel încât să nu fie absorbită energie în perete. 




Interferența dintre undele de intrare și de ieșire în acest caz produce o „undă staționară” care nu pare deloc călătoare; vârfurile rămân în aceleași poziții spațiale și doar urcă și coboară.

Același fenomen se întâmplă pe o linie de transmisie radio sau radar. În acest caz, dorim ca undele de pe linie (atât de tensiune, cât și de curent) să se deplaseze într-un sens și să-și depună energia în sarcina dorită, care în acest caz poate fi o antenă unde trebuie radiată. 


Dacă toată energia se reflectă (de exemplu, printr-un circuit deschis sau scurtcircuitat) la sfârșitul liniei, atunci niciuna nu se absoarbe, producând o „undă permanentă” perfectă pe linie. 


Nu este nevoie de un circuit deschis sau scurtcircuit pentru a provoca o undă reflectată. Tot ce trebuie este o nepotrivire în impedanță între linie și sarcină. Dacă unda reflectată nu este la fel de puternică ca unda înainte, atunci se va observa un anumit tipar de „undă staționară”, dar nulele nu vor fi la fel de adânci și nici vârfurile la fel de mari ca pentru o reflexie perfectă (sau o nepotrivire completă).


De asemenea, se va citi: De ce avem nevoie de raportul undelor permanente (SWR)?


ÎNAPOI


2. Ce este SWR (Standing Wave Ratio)?


1) Definiția raportului undei staționare (SWR)

Conform Wikipedia, raportul undei staționare (SWR) definit ca:


'' O măsură de potrivire a impedanței sarcinilor cu impedanța caracteristică a unei linii de transmisie sau ghid de undă în ingineria radio și telecomunicații. SWR este, astfel, raportul dintre undele transmise și reflectate sau raportul dintre amplitudinea unei unde staționare la maxim, la amplitudinea la minim, SWR este de obicei definit ca un raport de tensiune numit VSWR ”.


Un SWR ridicat indică o eficiență slabă a liniei de transmisie și o energie reflectată, care poate deteriora emițătorul și reduce eficiența emițătorului. Deoarece SWR se referă în mod obișnuit la raportul de tensiune, este de obicei cunoscut sub numele de raportul de undă permanentă de tensiune (VSWR).


2) Cum afectează VSWR performanța unui sistem de transmisie? 

Există mai multe moduri în care VSWR afectează performanțele unui sistem transmițător sau orice sistem care poate utiliza RF și impedanțe potrivite.

Deși termenul VSWR este utilizat în mod normal, atât tensiunea, cât și undele permanente pot cauza probleme. Unele dintre afecțiuni sunt detaliate mai jos:

A. Amplificatoarele de putere ale emițătorului pot fi deteriorate:

Nivelurile crescute de tensiune și curent văzute pe alimentator ca urmare a undelor permanente, pot deteriora tranzistoarele de ieșire ale transmițătorului. Dispozitivele cu semiconductor sunt foarte fiabile dacă sunt operate în limitele specificate, dar tensiunea și undele permanente de curent de pe alimentator pot provoca pagube catastrofale dacă determină ca aparatul să funcționeze în afara limitelor lor.

B. Protecția PA reduce puterea de ieșire:  

Având în vedere pericolul foarte real al nivelurilor SWR ridicate care provoacă daune amplificatorului de putere, mulți transmițători încorporează circuite de protecție care reduc ieșirea din transmițător pe măsură ce SWR crește. Acest lucru înseamnă că o potrivire slabă între alimentator și antenă va avea ca rezultat un SWR ridicat care determină reducerea ieșirii și deci o pierdere semnificativă a puterii transmise.

C. Nivelurile de înaltă tensiune și curent pot deteriora alimentatorul:   

Este posibil ca nivelurile de înaltă tensiune și curent cauzate de raportul de undă ridicat să poată provoca daune unui alimentator. Deși, în majoritatea cazurilor, alimentatorii vor fi acționați bine în limitele lor, iar dublarea tensiunii și a curentului ar trebui să poată fi acomodată, există anumite circumstanțe în care pot fi cauzate pagube. Maxima curentă poate provoca încălzire locală excesivă care ar putea denatura sau topi materialele plastice utilizate, iar tensiunile înalte au fost cunoscute ca cauzând arcuirea în anumite circumstanțe.

D. Întârzierile cauzate de reflecții pot provoca distorsiuni:   

Când un semnal este reflectat de nepotrivire, acesta este reflectat înapoi către sursă și poate fi apoi reflectat din nou către antenă. Se introduce o întârziere egală cu de două ori timpul de transmisie a semnalului de-a lungul alimentatorului. Dacă se transmit date, aceasta poate provoca interferențe între simboluri și într-un alt exemplu în care a fost transmisă televiziunea analogică, s-a văzut o imagine „fantomă”.


Interesant este că pierderea nivelului semnalului cauzat de un VSWR sărac nu este aproape la fel de mare cum și-ar putea imagina unii. Orice semnal reflectat de sarcină, este reflectat înapoi la emițător și întrucât potrivirea la emițător poate permite din nou să fie reflectat semnalul la antenă, pierderile suferite sunt în mod fundamental cele introduse de alimentator. 


Există și alți biți importanți care trebuie măsurați în ceea ce privește eficiența antenei: coeficientul de reflexie, pierderea de nepotrivire și pierderea de întoarcere, pentru a numi câteva. VSWR nu este sfârșitul tuturor teoriei antenei, dar este important.


De asemenea, se va citi: Ce este Low Pass Filter și cum se construiește un filtru low pass?

3) VSWR vs SWR vs PSWR vs ISWR

Termenii VSWR și SWR sunt adesea văzuți în literatura de specialitate despre undele permanente în sistemele RF și mulți întreabă despre diferență.


● VSWR (Voltage Standing Wave Ratio):

VSWR sau raportul de undă permanentă de tensiune se aplică în mod specific undelor permanente de tensiune care sunt configurate pe un alimentator sau o linie de transmisie. Deoarece este mai ușor să detectați undele permanente de tensiune și, în multe cazuri, tensiunile sunt mai importante în ceea ce privește defecțiunea dispozitivului, termenul VSWR este adesea utilizat, în special în zonele de proiectare RF.


● SWR (raport de undă permanentă):

SWR reprezintă raportul undei staționare. Îl puteți vedea ca expresie matematică a neuniformității unui câmp electromagnetic (câmp EM) pe o linie de transmisie, cum ar fi cablul coaxial. De obicei, SWR este definit ca raportul dintre tensiunea maximă de radiofrecvență (RF) și tensiunea RF minimă de-a lungul liniei. Raportul undei staționare (SWR) are trei caracteristici:


SWR are următoarele caracteristici:

● Descrie undele staționare de tensiune și curent care apar pe linie. 

● Este este o descriere generică atât pentru undele staționare de curent, cât și de tensiune. 

● Este este adesea utilizat în asociere cu contoare utilizate pentru a detecta raportul undei staționare. 

ANUNȚ: Atât curentul, cât și tensiunea cresc și scad cu aceeași proporție pentru o anumită nepotrivire.


Un SWR ridicat indică o eficiență slabă a liniei de transmisie și o energie reflectată, care poate deteriora emițătorul și reduce eficiența emițătorului. Deoarece SWR se referă în mod obișnuit la raportul de tensiune, este de obicei cunoscut sub numele de raportul de undă permanentă de tensiune (VSWR).


● PSWR (Power Standing Wave Ratio):

Termenul raport de undă permanentă de putere, care este văzut și de câteva ori, este definit ca doar pătratul VSWR. Cu toate acestea, aceasta este o eroare completă, deoarece puterea directă și reflectată sunt constante (presupunând că nu există pierderi de alimentare), iar puterea nu crește și nu cade în același mod ca formele de undă permanentă de tensiune și curent care sunt însumarea atât a elementelor directe, cât și a celor reflectate.


● ISWR (raportul curent de undă permanentă):

SWR poate fi, de asemenea, definit ca raportul dintre curentul RF maxim și curentul RF minim pe linie (raportul curent-undă în picioare sau ISWR). În cele mai multe scopuri practice, ISWR este același cu VSWR.


Din înțelegerea unor persoane despre SWR și VSWR în forma lor de bază este că un 1: 1 perfect. SWR înseamnă că toată puterea pe care o puneți pe linie este împinsă din antenă. Dacă SWR-ul nu este 1: 1, atunci scoateți mai multă putere decât cea necesară și o parte din această putere se reflectă apoi înapoi pe linie către emițător și apoi provoacă o coliziune care ar face ca semnalul dvs. să nu fie la fel de curat și clar.


Dar, care este diferența dintre VSWR și SWR? SWR (raportul undei staționare) este un concept, adică raportul undei staționare. VSWR este de fapt modul în care efectuați măsurarea, măsurând tensiunile pentru a determina SWR. De asemenea, puteți măsura SWR măsurând curenții sau chiar puterea (ISWR și PSWR). Dar, în majoritatea scopurilor, atunci când cineva spune SWR înseamnă VSWR, în conversația obișnuită sunt interschimbabile.


Pareți să înțelegeți ideea că este legată de raportul dintre cât de multă putere se îndreaptă spre antenă vs. cât de mult se reflectă înapoi și că (În majoritatea cazurilor) puterea este împinsă spre antenă. Cu toate acestea, afirmațiile „scoateți mai multă energie decât este necesar” și „apoi provocați o coliziune care ar face ca semnalul dvs. să nu fie la fel de curat” sunt incorecte


VSWR vs. Puterea reflectată


În cazurile SWR mai mari, o parte sau o mare parte a puterii este reflectată pur și simplu înapoi la emițător. Nu are nimic de-a face cu un semnal curat și tot ce are legătură cu protejarea emițătorului împotriva arderii, iar SWR este indiferent de cantitatea de energie pe care o pompați. Înseamnă pur și simplu că la frecvență, sistemul de antenă nu este atât de eficient ca un radiator. Desigur, dacă încercați să transmiteți la o frecvență, ați prefera ca antena dvs. să aibă cel mai mic SWR posibil (de obicei, orice lucru mai mic decât 2: 1 nu este atât de rău pe benzile inferioare și 1.5: 1 este bun la benzile superioare) , dar multe antene multi-band pot fi la 10: 1 pe unele benzi și s-ar putea să găsiți că sunteți capabil să funcționați în mod acceptabil.


De asemenea, se va citi: Cum de a elimina zgomotul produs în AM și FM Receptor


4) VSWR și eficiența sistemului
Într-un sistem ideal, 100% din energie este transmisă de la etapele de putere la sarcină. Acest lucru necesită o potrivire exactă între impedanța sursei (impedanța caracteristică a liniei de transmisie și a tuturor conectorilor săi) și impedanța sarcinii. Tensiunea alternativă a semnalului va fi aceeași de la capăt la cap, deoarece trece fără interferențe.


VSWR vs.% putere reflectată


Într-un sistem real, impedanțele nepotrivite fac ca o parte din putere să fie reflectată înapoi către sursă (ca un ecou). Aceste reflecții provoacă interferențe constructive și distructive, ducând la vârfuri și văi în tensiune, care variază în funcție de timp și distanță de-a lungul liniei de transmisie. VSWR cuantifică aceste variații de tensiune, prin urmare, o altă definiție frecvent utilizată pentru raportul de undă permanentă de tensiune este că este raportul dintre cea mai mare tensiune și cea mai mică tensiune, în orice punct de pe linia de transmisie.


Pentru un sistem ideal, tensiunea nu variază. Prin urmare, VSWR-ul său este 1.0 (sau mai mult exprimat de obicei ca un raport de 1: 1). Când apar reflexii, tensiunile variază, iar VSWR este mai mare, de exemplu 1.2 (sau 1.2: 1). Creșterea VSWR se corelează cu eficiența redusă a liniei de transmisie (și, prin urmare, a emițătorului general).


Eficiența liniilor de transmisie crește cu:
1. Creșterea tensiunii și a factorului de putere
2. Creșterea tensiunii și scăderea factorului de putere
3. Scăderea tensiunii și a factorului de putere
4. Scăderea tensiunii și creșterea factorului de putere

Există patru cantități care descriu eficacitatea transferului de energie de la o linie la o sarcină sau antenă: VSWR, coeficientul de reflexie, pierderea de nepotrivire și pierderea de retur. 


Deocamdată, pentru a obține un sentiment pentru semnificația lor, le arătăm grafic în figura următoare. Trei condiții: 


● Liniile conectate la o sarcină potrivită;
● Liniile conectate la o antenă monopolă scurtă care nu se potrivește (impedanța de intrare a antenei este de 20 - j80 ohmi, comparativ cu impedanța liniei de transmisie de 50 ohmi);
● Linia este deschisă la capătul unde ar fi trebuit să fie conectată antena.




Curba verde - Unda staționară pe linia de 50 ohmi cu sarcină de 50 ohmi potrivită la capăt

Cu parametrii și valoarea numerică, după cum urmează:

parametrii  Valoare numerică
Încărcare Impedanta
ohmi 50 
Coeficient de reflecție

VSWR
1
Pierderea nepotrivirii
0 dB
Pierderea înapoi
- ∞ dB

Observație: [Acest lucru este perfect; niciun val staționar; toată puterea intră în antenă / sarcină]


Curbă albastră - Unda permanentă pe linia de 50 ohmi într-o antenă monopolă scurtă

Cu parametrii și valoarea numerică, după cum urmează:

parametrii  Valoare numerică
Încărcare Impedanta
20 - j80 ohmi
Coeficient de reflecție 0.3805 - j0.7080
Valoarea absolută a coeficientului de reflecție
0.8038
VSWR
9.2
Pierderea nepotrivirii
- 4.5 dB
Pierderea înapoi
-1.9 DB

Observație: [Acest lucru nu este prea bun; puterea în sarcină sau antenă este scăzută –4.5 dB față de cea disponibilă care circulă în jos]


Curba Roșie - Unda permanentă pe linie cu circuit deschis la capătul stâng (borne antenă)

Cu parametrii și valoarea numerică, după cum urmează:

parametrii  Valoare numerică
Încărcare Impedanta

Coeficient de reflecție

VSWR

Pierderea nepotrivirii
- 0 dB
Pierderea înapoi
0 dB

Observație: [Acest lucru este foarte rău: nu s-a transferat nicio putere după sfârșitul liniei]


ÎNAPOI


3. Indicatori parametri importanți ai SWR


1) Liniile de transmisie și SWR

Orice conductor care poartă un curent alternativ poate fi tratat ca o linie de transmisie, cum ar fi acei giganți aerieni care distribuie curent alternativ în peisaj. Încorporarea tuturor diferitelor forme de linii de transmisie ar intra considerabil în afara scopului acestui articol, așa că vom limita discuția la frecvențe de la aproximativ 1 MHz la 1 GHz și la două tipuri comune de linie: coaxială (sau „coaxială”) și conductor paralel (aka, fir deschis, linie fereastră, linie scară sau cablu dublu așa cum o vom numi) așa cum se arată în Figura 1.



Explicație: Cablul coaxial (A) constă dintr-un conductor central solid sau torsadat, înconjurat de un dielectric izolant din plastic sau aer și un ecran tubular care este fie o împletitură de sârmă solidă, fie țesută. O manta din plastic înconjoară scutul pentru a proteja conductorii. Twin-lead (B) constă dintr-o pereche de fire solide paralele sau cu fire. Firele sunt ținute în poziție fie din plastic turnat (linie de fereastră, dublu plumb), fie de izolatori din ceramică sau plastic (linie de scară).



Curentul curge de-a lungul suprafeței conductorilor (vezi bara laterală de pe „Efectul pielii”) în direcții opuse. În mod surprinzător, energia RF care curge de-a lungul liniei nu curge cu adevărat în conductorii unde este curentul. Se deplasează ca o undă electromagnetică (EM) în spațiul dintre și în jurul conductorilor. 


Figura 1 indică locul în care este amplasat câmpul atât în ​​coaxial, cât și în twin-lead. Pentru coaxial, câmpul este complet conținut în dielectric între conductorul central și ecran. Cu două conductoare, totuși, câmpul este cel mai puternic în jurul și între conductori, dar fără un scut înconjurător, o parte din câmp se extinde în spațiul din jurul liniei.


Acesta este motivul pentru care coaxialul este atât de popular - nu permite semnalelor din interior să interacționeze cu semnale și conductori din afara liniei. Twin-lead, pe de altă parte, trebuie păstrat la distanță (câteva lățimi de linie este suficientă) de alte linii de alimentare și orice fel de suprafață metalică. De ce să folosiți twin-lead? În general, are pierderi mai mici decât cele coaxiale, deci este o alegere mai bună atunci când pierderea semnalului este un aspect important.



Tutorial privind linia de transmisie pentru începători (Sursa: AT&T)



Ce este efectul pielii?
Peste aproximativ 1 kHz, curenții de curent alternativ curg într-un strat din ce în ce mai subțire de-a lungul suprafeței conductorilor. Acesta este efect de piele. Se întâmplă deoarece curenții turbionari din interiorul conductorului creează câmpuri magnetice care împing curentul către suprafața exterioară a conductorului. La 1 MHz în cupru, majoritatea curentului este limitat la exteriorul conductorului de 0.1 mm și, cu 1 GHz, curentul este presat într-un strat de doar câțiva µm grosime.


De asemenea, se va citi: DIY simplu și ieftin - Cum să faci un transmițător FM?

2) Coeficienți de reflecție și transmisie


Coeficientul de reflecție este fracția unui semnal incident reflectat înapoi dintr-o nepotrivire. Coeficientul de reflexie este exprimat fie ρ, fie Γ, dar aceste simboluri pot fi folosite și pentru a reprezenta VSWR. Este direct legat de VSWR de către




 | Γ | = (VSWR - 1) / (VSWR + 1) (A)

Figura. Aceasta este fracțiunea unui semnal reflectat înapoi de impedanța de încărcare și este uneori exprimată ca procent.


Pentru o potrivire perfectă, niciun semnal nu este reflectat de sarcină (adică este total absorbit), deci coeficientul de reflexie este zero. 


Pentru un circuit deschis sau scurtcircuit, întregul semnal este reflectat înapoi, astfel încât coeficientul de reflexie în ambele cazuri este 1. Rețineți că această discuție se referă doar la magnitudinea coeficientului de reflexie.  


Γ are și un unghi de fază asociat, care distinge între un scurtcircuit și un circuit deschis, precum și toate stările între ele. 


De exemplu, reflectarea dintr-un circuit deschis are ca rezultat un unghi de fază de 0 grade între unda incidentă și cea reflectată, ceea ce înseamnă că semnalul reflectat se adaugă în fază cu semnalul de intrare la locația circuitului deschis; adică amplitudinea undei staționare este dublă față de cea a undei de intrare. 


În schimb, un scurtcircuit are ca rezultat un unghi de fază de 180 de grade între semnalul incident și cel reflectat, ceea ce înseamnă că semnalul reflectat este opus în fază semnalului de intrare, astfel încât amplitudinile lor scad, rezultând zero. Acest lucru poate fi văzut în figurile 1a și b.

În cazul în care coeficientul de reflecție este fracția unui semnal incident reflectat înapoi dintr-o nepotrivire a impedanței într-un circuit sau linie de transmisie, coeficientul de transmisie este fracțiunea semnalului incident care apare la ieșire. 


Este o funcție a semnalului care se reflectă, precum și a interacțiunilor circuitului intern. Are și o amplitudine și o fază corespunzătoare.




3) Ce este pierderea de returnare și pierderea de inserție?

Pierderea de retur este raportul dintre nivelul puterii semnalului reflectat și nivelul puterii semnalului de intrare exprimat în decibeli (dB), adică

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

Figura 2. Pierderea de retur și pierderea de inserție într-un circuit fără pierderi sau o linie de transmisie.

În Figura 2, un semnal 0-dBm, Pi, este aplicat liniei de transmisie. Puterea reflectată, Pr, este afișată ca -10 dBm, iar pierderea de revenire este de 10 dB. Cu cât valoarea este mai mare, cu atât meciul este mai bun, adică pentru o potrivire perfectă, pierderea de întoarcere, în mod ideal, este ∞, dar o pierdere de întoarcere de la 35 la 45 dB este de obicei considerată o potrivire bună. În mod similar, pentru un circuit deschis sau un scurtcircuit, puterea incidentă este reflectată înapoi. Pierderea de returnare pentru aceste cazuri este de 0 dB.

Pierderea de inserție este raportul dintre nivelul puterii semnalului transmis și nivelul puterii semnalului de intrare exprimat în decibeli (dB), adică

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

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

Referindu-ne la Figura 2, Pr de -10 dBm înseamnă că 10% din puterea incidentă este reflectată. Dacă circuitul sau linia de transmisie este fără pierderi, se transmite 90% din puterea incidentă. Pierderea de inserție este, prin urmare, de aproximativ 0.5 dB, rezultând o putere transmisă de -0.5 dBm. Dacă ar exista pierderi interne, pierderea de inserție ar fi mai mare.



ÎNAPOI

4) Ce sunt parametrii S?


Figura. Reprezentarea parametrilor S a unui circuit cu microunde cu două porturi.

Folosind parametrii S, performanța RF a unui circuit poate fi complet caracterizată fără a fi nevoie să îi cunoașteți compoziția internă. În aceste scopuri, circuitul este denumit în mod obișnuit o „cutie neagră”. Componentele interne pot fi active (adică amplificatoare) sau pasive. Singurele prevederi sunt că parametrii S sunt determinați pentru toate frecvențele și condițiile (de exemplu, temperatura, polarizarea amplificatorului) de interes și că circuitul să fie liniar (adică ieșirea sa este direct proporțională cu intrarea sa). Figura 3 este o reprezentare a unui circuit simplu de microunde cu o intrare și o ieșire (numite porturi). Fiecare port are un semnal incident (a) și un semnal reflectat (b). Cunoscând parametrii S (adică S11, S21, S12, S22) ai acestui circuit, se poate determina efectul acestuia asupra oricărui sistem în care este instalat.

Parametrii S sunt determinați prin măsurare în condiții controlate. Folosind un echipament special de testare numit analizor de rețea, un semnal (a1) este introdus în portul 1 cu portul 2 terminat într-un sistem cu impedanță controlată (de obicei 50 ohmi). Analizorul măsoară și înregistrează simultan a1, b1 și b2 (a2 = 0). Procesul este apoi inversat, adică cu un semnal (a2) intrat în portul 2, analizorul măsoară a2, b2 și b1 (a1 = 0). În forma sa cea mai simplă, analizorul de rețea măsoară doar amplitudinile acestor semnale. Acesta se numește analizor de rețea scalar și este suficient pentru determinarea unor cantități precum VSWR, RL și IL. Pentru caracterizarea completă a circuitului, totuși, este necesară și faza și necesită utilizarea unui analizor de rețea vectorială. Parametrii S sunt determinați de următoarele relații:

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

S11 și S22 sunt coeficienții de reflecție ai portului de intrare și ieșire, respectiv; în timp ce S21 și S12 sunt coeficienții de transmisie înainte și înapoi ai circuitului. RL este legat de coeficienții de reflecție de către relații

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

IL este legat de coeficienții de transmisie a circuitelor prin relații

ILde la Portul 1 la Portul 2 (dB) = -20 log10 | S21 | și IL de la portul 2 la portul 1 (dB) = -20 log10 | S12 | (F)

Această reprezentare poate fi extinsă la circuitele cu microunde cu un număr arbitrar de porturi. Numărul de parametri S crește cu pătratul numărului de porturi, astfel încât matematica devine mai implicată, dar este ușor de utilizat cu ajutorul algebrei matricei.


5) Ce este potrivirea prin impedanță?

Impedanța este opoziția întâmpinată de energia electrică pe măsură ce se îndepărtează de sursa sa.  


Sincronizarea sarcinii și impedanței sursei va anula efectul care duce la transferul maxim de putere. 


Aceasta este cunoscută sub numele de teorema de transfer de putere maximă: teorema de transfer de putere maximă este critică în ansamblurile de transmisie de radiofrecvență și, în special, în configurarea antenelor RF.



Potrivirea impedanței este esențială pentru funcționarea eficientă a setărilor RF în care doriți să mutați tensiunea și puterea în mod optim. În proiectarea RF, potrivirea impedanțelor de sursă și de sarcină va maximiza transmisia puterii RF. Antenele vor primi transfer de putere maxim sau optim în cazul în care impedanța lor este potrivită cu impedanța de ieșire a sursei de transmisie.

Impedanța de 50 Ohm este standardul pentru proiectarea majorității sistemelor și componentelor RF. Cablul coaxial care stă la baza conectivității într-o gamă de aplicații RF are o impedanță tipică de 50 Ohmi. Cercetările RF întreprinse în anii 1920 au constatat că impedanța optimă pentru transferul semnalelor RF ar fi între 30 și 60 Ohmi, în funcție de transferul de tensiune și putere. Având o impedanță relativ standardizată, permite potrivirea între cabluri și componente precum antenele WiFi sau Bluetooth, PCB-uri și atenuatoare. Un număr de tipuri de antene cheie au o impedanță de 50 Ohmi, inclusiv ZigBee GSM GPS și LoRa

Coeficient de reflecție - Wikipedia

Coeficientul de reflecție - Sursa: Wikipedia


O nepotrivire în impedanță duce la reflecții de tensiune și curent, iar în configurațiile RF acest lucru înseamnă că puterea semnalului va fi reflectată înapoi la sursa sa, proporția fiind în funcție de gradul de nepotrivire. Acest lucru poate fi caracterizat folosind Voltage Standing Wave Ratio (VSWR), care este o măsură a eficienței transferului de energie RF de la sursa sa într-o sarcină, cum ar fi o antenă.

Nepotrivirea între impedanțele sursă și sarcină, de exemplu o antenă de 75 Ohmi și cabluri coaxiale de 50 Ohmi, poate fi depășită folosind o gamă de dispozitive de potrivire a impedanței, cum ar fi rezistențe în serie, transformatoare, tampoane de potrivire a impedanței montate la suprafață sau tunere de antenă.

În electronică, potrivirea impedanței implică crearea sau modificarea unui circuit sau a unei aplicații electronice sau a unei componente configurate astfel încât impedanța sarcinii electrice să se potrivească cu impedanța sursei de alimentare sau de conducere. Circuitul este proiectat sau adaptat astfel încât impedanțele să pară aceleași.




Când privim sisteme care includ linii de transmisie, este necesar să înțelegem că sursele, liniile de transmisie / alimentatoarele și încărcăturile au toate o impedanță caracteristică. 50Ω este un standard foarte comun pentru aplicațiile RF, deși ocazional se pot observa și alte impedanțe în unele sisteme.


Pentru a obține transferul maxim de putere de la sursă la linia de transmisie sau linia de transmisie la sarcină, fie că este un rezistor, o intrare într-un alt sistem sau o antenă, nivelurile de impedanță trebuie să se potrivească.

Cu alte cuvinte pentru un sistem 50Ω, sursa sau generatorul de semnal trebuie să aibă o impedanță sursă de 50Ω, linia de transmisie trebuie să fie 50Ω, la fel și sarcina.



Problemele apar atunci când puterea este transferată în linia de transmisie sau alimentator și se deplasează spre sarcină. Dacă există o nepotrivire, adică impedanța de încărcare nu se potrivește cu cea a liniei de transmisie, atunci nu este posibil ca toată puterea să fie transferată.


Deoarece puterea nu poate dispărea, puterea care nu este transferată în sarcină trebuie să meargă undeva și acolo se deplasează înapoi de-a lungul liniei de transmisie înapoi către sursă.



Când se întâmplă astfel, tensiunile și curenții undelor înainte și reflectate din alimentator se adaugă sau scad în diferite puncte de-a lungul alimentatorului în funcție de faze. În acest fel, sunt create valuri în picioare.


Modul în care se produce efectul poate fi demonstrat cu o lungime de funie. Dacă un capăt este lăsat liber și celălalt este mutat în sus, mișcarea valului se poate deplasa în jos pe lungime. Cu toate acestea, dacă este fixat un capăt, este configurată o mișcare de undă permanentă și se pot observa puncte de vibrație minimă și maximă.


Atunci când rezistența la sarcină este mai mică decât tensiunea de impedanță a alimentatorului și dimensiunile curentului sunt setate. Aici curentul total în punctul de încărcare este mai mare decât cel al liniei perfect potrivite, în timp ce tensiunea este mai mică.



Valorile curentului și tensiunii de-a lungul alimentatorului variază de-a lungul alimentatorului. Pentru valori mici ale puterii reflectate, forma de undă este aproape sinusoidală, dar pentru valori mai mari devine mai degrabă ca o undă sinusoidală rectificată. Această formă de undă constă din tensiune și curent de la puterea înainte plus tensiune și curent din puterea reflectată.



La o distanță de un sfert de lungime de undă față de sarcină, tensiunile combinate ating o valoare maximă, în timp ce curentul este minim. La o distanță de jumătate de lungime de undă de sarcină, tensiunea și curentul sunt aceleași ca la sarcină.

O situație similară apare atunci când rezistența la sarcină este mai mare decât impedanța alimentatorului, însă de data aceasta tensiunea totală la sarcină este mai mare decât valoarea liniei perfect potrivite. Tensiunea atinge o distanță minimă la un sfert de lungime de undă față de sarcină, iar curentul este la maxim. Cu toate acestea, la o distanță de jumătate de lungime de undă de sarcină, tensiunea și curentul sunt aceleași ca la sarcină.



Apoi, când există un circuit deschis plasat la capătul liniei, modelul de undă permanentă pentru alimentator este similar cu cel al scurtcircuitului, dar cu tensiunea și curentul inversat.



ÎNAPOI


6) Ce este energia reflectată?
Când o undă transmisă lovește o graniță, cum ar fi cea dintre linia de transmisie fără pierderi și sarcină (a se vedea figura 1. de mai jos), o parte din energie va fi transmisă sarcinii, iar unele vor fi reflectate. Coeficientul de reflecție raportează undele primite și reflectate ca:

Γ = V- / V + (ecuația 1)

Unde V- este unda reflectată și V + este unda de intrare. VSWR este legat de mărimea coeficientului de reflecție a tensiunii (Γ) prin:

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


Figura 1. Circuitul liniei de transmisie care ilustrează limita de nepotrivire a impedanței dintre linia de transmisie și sarcină. Reflecțiile au loc la limita desemnată de Γ. Unda incidentă este V + iar unda reflectorizantă este V-.


VSWR poate fi măsurat direct cu un contor SWR. Un instrument de testare RF cum ar fi un analizor de rețea vectorială (VNA) poate fi utilizat pentru a măsura coeficienții de reflectare a portului de intrare (S11) și a portului de ieșire (S22). S11 și S22 sunt echivalente cu Γ la portul de intrare și respectiv de ieșire. VNA-urile cu moduri matematice pot calcula și afișa direct valoarea VSWR rezultată.


Pierderea de retur la porturile de intrare și ieșire poate fi calculată din coeficientul de reflecție, S11 sau S22, după cum urmează:


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

RLOUT = 20log10 | S22 | dB (ec. 4)


Coeficientul de reflexie este calculat din impedanța caracteristică a liniei de transmisie și impedanța de sarcină după cum urmează:


Γ = (ZL - ZO) / (ZL ​​+ ZO) (Ec. 5)


În cazul în care ZL este impedanța de încărcare și ZO este impedanța caracteristică a liniei de transmisie (Figura 1).


VSWR poate fi exprimat și în termeni de ZL și ZO. Substituind ecuația 5 în ecuația 2, obținem:


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


Pentru ZL> ZO, | ZL - ZO | = ZL - ZO


Prin urmare:


VSWR = (ZL + ZO + ZL - ZO) / (ZL ​​+ ZO - ZL + ZO) = ZL / ZO. (Ec. 6)
Pentru ZL <ZO, | ZL - ZO | = ZO - ZL


Prin urmare:


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


Am remarcat mai sus că VSWR este o specificație dată în formă de raport în raport cu 1, ca exemplu 1.5: 1. Există două cazuri speciale de VSWR, ∞: 1 și 1: 1. Un raport între infinit și unul apare atunci când sarcina este un circuit deschis. Un raport 1: 1 apare atunci când sarcina este perfect potrivită cu impedanța caracteristică a liniei de transmisie.


VSWR este definit din unda permanentă care apare pe linia de transmisie în sine prin:


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

În cazul în care VMAX este amplitudinea maximă și VMIN este amplitudinea minimă a undei permanente. Cu două unde super-impuse, maximul apare cu interferențe constructive între undele de intrare și cele reflectate. Prin urmare:


VMAX = V + + V- (ecuația 9)


pentru o interferență constructivă maximă. Amplitudinea minimă apare cu interferențe deconstructive sau:

VMIN = V + - V- (ecuația 10)


Substituirea ecuațiilor 9 și 10 în randamentele ecuației 8


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

Înlocuim ecuația 1 în ecuația 11, obținem:


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


Ecuația 12 este ecuația 2 menționată la începutul acestui articol.


ÎNAPOI


4. Calculator VSWR: Cum se calculează VSWR? 


Componenta de tensiune a unei unde staționare într-o linie de transmisie uniformă constă din unda directă (cu amplitudine Vf) suprapusă peste unda reflectată (cu amplitudine Vr). Reflecțiile apar ca urmare a discontinuităților, cum ar fi o imperfecțiune într-o linie de transmisie altfel uniformă sau când o linie de transmisie este terminată cu altă impedanță caracteristică.


Dacă sunteți interesat să determinați performanța antenelor, VSWR ar trebui să fie întotdeauna măsurat la terminalele antenei în sine, mai degrabă decât la ieșirea emițătorului. Datorită pierderilor ohmice în cablurile de transmisie, se va crea o iluzie că există o antenă VSWR mai bună, dar acest lucru se datorează numai faptului că aceste pierderi amortizează impactul unei reflexii abrupte la bornele antenei.

Deoarece antena este de obicei situată la o anumită distanță de emițător, este nevoie de o linie de alimentare pentru a transfera puterea între cele două. Dacă linia de alimentare nu are pierderi și se potrivește atât cu impedanța de ieșire a emițătorului, cât și cu impedanța de intrare a antenei, atunci puterea maximă va fi livrată antenei. În acest caz, VSWR va fi 1: 1, iar tensiunea și curentul vor fi constante pe toată lungimea liniei de alimentare.


1) Calcul VSWR

Pierderea de întoarcere este o măsură în dB a raportului de putere din unda incidentă la cea din unda reflectată și o definim ca având o valoare negativă.


Pierderi de returnare = 10 log (Pr / Pi) = 20 log (Er / Ei)

De exemplu, dacă o sarcină are o pierdere de retur de -10 dB, atunci 1/10 din puterea incidentă este reflectată. Cu cât pierderea de rentabilitate este mai mare, cu atât se pierde de fapt mai puțină putere.

De asemenea, un interes considerabil este pierderea nepotrivirii. Aceasta este o măsură a cât de mult este atenuată puterea transmisă din cauza reflexiei. Este dat de următoarea relație:


Pierderea nepotrivirii = 10 jurnal (1 -p2)


De exemplu, din Tabelul 1 o antenă cu un VSWR de 2: 1 ar avea un coeficient de reflexie de 0.333, o pierdere de nepotrivire de -0.51 dB și o pierdere de revenire de -9.54 dB (11% din puterea emițătorului este reflectată înapoi )


2) Diagrama de caculare VSWR gratuită


Iată o diagramă simplă de calcul VSWR. 


Rețineți întotdeauna că VSWR ar trebui să fie un număr mai mare de 1.0


VSWR Coeficient de reflexie (Γ) Puterea reflectată (%) Pierderea tensiunii
Puterea reflectată (dB)
Pierderea înapoi
Pierderea nepotrivirii (dB)
1
0.00 0.00 0 -Infinit Infinit 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


Citire suplimentară: VSWR în antenă



Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) este o indicație a cantității de nepotrivire între o antenă și linia de alimentare care se conectează la aceasta. Acest lucru este, de asemenea, cunoscut sub numele de Standing Wave Ratio (SWR). Gama de valori pentru VSWR este de la 1 la ∞. 


O valoare VSWR sub 2 este considerată adecvată pentru majoritatea aplicațiilor de antenă. Antena poate fi descrisă ca având o „potrivire bună”. Deci, atunci când cineva spune că antena este slab potrivită, de foarte multe ori înseamnă că valoarea VSWR depășește 2 pentru o frecvență de interes. 


Pierderea de rentabilitate este o altă specificație a dobânzii și este tratată mai detaliat în secțiunea Teoria antenei. O conversie necesară în mod obișnuit este între pierderea de returnare și VSWR, iar unele valori sunt tabelate în diagramă, împreună cu un grafic al acestor valori pentru referință rapidă.


De unde vin aceste calcule? Ei bine, începeți cu formula pentru VSWR:



Dacă inversăm această formulă, putem calcula coeficientul de reflexie (, sau pierderea de returnare, s11) din VSWR:



Acum, acest coeficient de reflecție este de fapt definit în termeni de tensiune. Vrem cu adevărat să știm câtă putere se reflectă. Aceasta va fi proporțională cu pătratul tensiunii (V ^ 2). Prin urmare, puterea reflectată în procente va fi:



Putem converti puterea reflectată în decibeli pur și simplu:



În cele din urmă, puterea este fie reflectată, fie livrată antenei. Suma livrată antenei este scrisă ca () și este pur și simplu (1- ^ 2). Aceasta este cunoscută sub numele de pierderi de nepotrivire. Aceasta este cantitatea de energie pierdută din cauza nepotrivirii impedanței și o putem calcula destul de ușor:



Și asta este tot ce trebuie să știm pentru a merge înainte și înapoi între VSWR, s11 / return loss și pierdere de nepotrivire. Sper că ai avut un timp la fel de grozav ca mine.


Tabel de conversie - dBm în dBW și W (watt)

În acest tabel vă prezentăm modul în care valoarea puterii în dBm, dBW și Watt (W) care corespund reciproc.

Putere (dBm)
Putere (dBW)
Putere ((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

-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
în cazul în care:
dBm = decibel-miliwatt
dBW = decibel-watt
MW = megawatt
KW = kilowatt
W = watt
mW = miliwatt
μW = microwatt
nW = nanowatt
pW = picowatt


ÎNAPOI


3) Formula VSWR

Acest program este un applet pentru calcularea raportului de undă permanentă de tensiune (VSWR).

Atunci când configurați o antenă și un sistem transmițător, este important să evitați nepotrivirea impedanței oriunde în sistem. Orice nepotrivire înseamnă că o parte din unda de ieșire este reflectată înapoi către emițător și sistemul devine ineficient. Nepotriviri pot apărea la interfețe între diferite echipamente, de exemplu emițător, cablu și antenă. Antenele au impedanță, care este de obicei 50 ohmi (când antena are dimensiunile corecte). Atunci când are loc reflecția, undele stante sunt produse în cablu.


Formula VSWR și coeficient de reflecție:

Ec. 1
Coeficientul de reflexie Γ este definit ca
Ec. 2
VSWR sau raportul undei staționare de tensiune
Formulă
Formulă

Gamma
ZL = Valoarea în ohmi a sarcinii (de obicei o antenă)
Zo = Impedanța caracteristică a liniei de transmisie în ohmi
Sigma

Având în vedere că ρ va varia de la 0 la 1, valorile calculate pentru VSWR vor fi de la 1 până la infinit.

Valorile calculate
între -1 ≦ Γ ≦ 1.
Valorile calculate
1 sau un raport 1: 1.
Când valoarea este „-1”.
Înseamnă o reflecție de 100% și nu se transferă nicio putere la sarcină. Valul reflectat este de 180 de grade în faza (inversat) cu unda incidentă.
Cu circuit deschis

Aceasta este o stare de circuit deschis, fără antenă conectată. Înseamnă că ZL este infinit și termenii Zo vor dispărea în ecuația 1, lăsând Γ = 1 (reflexie 100%) și ρ = ​​1.


Nici o putere nu este transferată și VSWR va fi infinită.
Când valoarea este „1”.
Înseamnă o reflecție de 100% și nu se transferă nicio putere la sarcină. Valul reflectat este în fază cu valul incident.
Cu scurtcircuit

Imaginați-vă că sfârșitul cablului are un scurtcircuit. Înseamnă că ZL este 0 și Eq.1 va calcula Γ = -1 și ρ = ​​1.


Nici o putere nu este transferată și VSWR este infinit.
Când valoarea este „0”.
Nu înseamnă nici o reflecție și toată puterea este transferată sarcinii. (IDEAL)
Cu antenă potrivită corect.
Atunci când este conectată o antenă potrivită corect, atunci toată energia este transferată antenei și este transformată în radiație. ZL este de 50 ohmi și Eq.1 va calcula Γ pentru a fi zero. Astfel VSWR va fi exact 1.
- - Cu antena potrivită incorect.
Când este conectată o antenă potrivită incorect, impedanța nu va mai fi de 50 ohmi și se produce o nepotrivire a impedanței și o parte din energie este reflectată înapoi. Cantitatea de energie reflectată depinde de nivelul nepotrivirii și astfel VSWR va fi o valoare peste 1.

Când utilizați cablu cu impedanță caracteristică incorectă


Cablul / linia de transmisie utilizată pentru conectarea antenei la emițător va trebui să fie impedanța caracteristică corectă Zo. 


De obicei, cablurile coaxiale sunt de 50 ohmi (75 ohmi pentru televizoare și satelit), iar valorile lor vor fi imprimate pe cabluri. 


Cantitatea de energie reflectată depinde de nivelul nepotrivirii și astfel VSWR va fi o valoare peste 1.


Review:

Ce sunt valurile staționare? O sarcină este conectată la capătul liniei de transmisie și semnalul curge de-a lungul acesteia și intră în sarcină. Dacă impedanța de încărcare nu se potrivește cu impedanța liniei de transmisie, atunci o parte a undei de deplasare este reflectată înapoi spre sursă.


Când apare reflecția, aceștia călătoresc înapoi pe linia de transmisie și se combină cu undele incidente pentru a produce valuri în picioare. Este important de menționat că unda rezultată pare staționară și nu se propagă ca o undă normală și nu transferă energia către sarcină. Valul are zone de amplitudine maximă și minimă numite anti-noduri și respectiv noduri.


Când conectați antena, dacă este produs un VSWR de 1.5, atunci eficiența energetică este de 96%. Când se produce un VSWR de 3.0, eficiența energetică este de 75%. În utilizarea efectivă, nu se recomandă depășirea unui VSWR de 3.


ÎNAPOI


5. Cum se măsoară raportul undei staționare - Explicație Wikipedia
Multe metode diferite pot fi utilizate pentru a măsura raportul undei staționare. Cea mai intuitivă metodă folosește o linie cu fante care este o secțiune a liniei de transmisie cu un slot deschis care permite unei sonde să detecteze tensiunea reală în diferite puncte de-a lungul liniei. 


Astfel valorile maxime și minime pot fi comparate direct. Această metodă este utilizată la frecvențe VHF și mai mari. La frecvențe mai mici, astfel de linii sunt impracticabile de lungi. Cuplajele direcționale pot fi utilizate la HF prin frecvențe cu microunde. 


Unele au un sfert de undă sau mai mult, ceea ce le restrânge utilizarea la frecvențe mai mari. Alte tipuri de cuplaje direcționale probează curentul și tensiunea într-un singur punct al căii de transmisie și le combină matematic în așa fel încât să reprezinte puterea care curge într-o singură direcție.


Tipul obișnuit de SWR / contor de putere utilizat în operarea amatorilor poate conține un cuplaj cu două direcții. Alte tipuri folosesc un cuplaj unic care poate fi rotit cu 180 de grade pentru a preleva puterea care curge în ambele direcții. Cuplele unidirecționale de acest tip sunt disponibile pentru mai multe game de frecvență și niveluri de putere și cu valori de cuplare adecvate pentru contorul analogic utilizat.


Un wattmetru direcțional care utilizează un element de cuplare direcțional rotativ


Puterea directă și reflectată măsurată prin cuplaje direcționale poate fi utilizată pentru calcularea SWR. Calculele pot fi realizate matematic în formă analogică sau digitală sau folosind metode grafice încorporate în contor ca o scară suplimentară sau citind din punctul de trecere între două ace pe același contor.


Instrumentele de măsurare de mai sus pot fi utilizate „în linie”, adică întreaga putere a transmițătorului poate trece prin dispozitivul de măsurare, astfel încât să permită monitorizarea continuă a SWR. Alte instrumente, cum ar fi analizoarele de rețea, cuplajele direcționale de mică putere și podurile de antenă utilizează o putere redusă pentru măsurare și trebuie conectate în locul transmițătorului. Circuitele de punte pot fi utilizate pentru a măsura direct părțile reale și imaginare ale unei impedanțe de încărcare și pentru a utiliza acele valori pentru a obține SWR. Aceste metode pot furniza mai multe informații decât doar SWR sau înainte și puterea reflectată. [11] Analizoarele de antenă independente utilizează diverse metode de măsurare și pot afișa SWR și alți parametri reprezentate în funcție de frecvență. Utilizând cuplaje direcționale și o punte în combinație, este posibil să se realizeze un instrument în linie care citește direct în impedanță complexă sau în SWR. [12] Sunt disponibile, de asemenea, analizoare de antene independente care măsoară parametri multipli.


ÎNAPOI



6. Puneți întrebări frecvente

1) Ce cauzează VSWR ridicat?

Dacă VSWR este prea ridicat, ar putea exista prea multă energie reflectată înapoi într-un amplificator de putere, provocând daune circuitelor interne. Într-un sistem ideal, ar exista un VSWR de 1: 1. Cauzele unui rating VSWR ridicat ar putea fi utilizarea unei sarcini necorespunzătoare sau ceva necunoscut, cum ar fi o linie de transmisie deteriorată.


2) Cum reduceți VSWR?

O tehnică de reducere a semnalului reflectat de la intrarea sau ieșirea oricărui dispozitiv este plasarea unui atenuator înainte sau după dispozitiv. Atenuatorul reduce semnalul reflectat de două ori valoarea atenuării, în timp ce semnalul transmis primește valoarea nominală de atenuare. (Sfaturi: pentru a sublinia cât de importante sunt VSWR și RL pentru rețeaua dvs., luați în considerare o reducere a performanței de la VSWR de 1.3: 1 la 1.5: 1 - aceasta este o modificare a pierderii de returnare de 16 dB la 13 dB).


3) S11 este pierderea de returnare?

În practică, parametrul cel mai frecvent citat în ceea ce privește antenele este S11. S11 reprezintă cât de multă putere este reflectată de antenă și, prin urmare, este cunoscut sub numele de coeficient de reflexie (uneori scris ca gamma: sau pierdere de întoarcere ... Această putere acceptată este fie radiată, fie absorbită ca pierderi în antenă.


4) De ce se măsoară VSWR?

VSWR (Voltage Standing Wave Ratio), este o măsură a eficienței transmiterii puterii de frecvență radio de la o sursă de energie, printr-o linie de transmisie, într-o sarcină (de exemplu, de la un amplificator de putere printr-o linie de transmisie, către o antenă) . Într-un sistem ideal, 100% din energie este transmisă.


5) Cum remediez VSWR ridicat?

Dacă antena dvs. este montată jos pe vehicul, ca pe bara de protecție sau în spatele cabinei unui camionet, semnalul poate să revină la antenă, provocând un SWR ridicat. Pentru a atenua acest lucru, păstrați cel puțin 12 inci superiori ai antenei deasupra liniei acoperișului și poziționați antena cât mai sus posibil pe vehicul.


6) Ce este o lectură bună VSWR?
Cea mai bună citire posibilă este 1.01: 1 (46dB pierdere de returnare), dar de obicei este acceptabilă o citire sub 1.5: 1. În afara lumii perfecte, în majoritatea cazurilor se observă o pierdere de rentabilitate de 1.2: 1 (20.8 dB). Pentru a asigura o citire corectă, cel mai bine este să conectați contorul la baza antenei.


7) Este 1.5 SWR bun?
Da, este! Gama ideală este SWR 1.0-1.5. Există spațiu de îmbunătățit atunci când gama este SWR 1.5 - 1.9, dar SWR din această gamă ar trebui să ofere în continuare performanțe adecvate. Ocazional, din cauza instalațiilor sau a variabilelor vehiculului, este imposibil să obțineți SWR mai mic decât acesta.


8) Cum îmi verific SWR-ul fără contor?
Iată pașii pentru a regla un radio CB fără contor SWR:
1) Găsiți o zonă cu interferențe limitate.
2) Asigurați-vă că aveți un radio suplimentar.
3) Reglați ambele aparate de radio pe același canal.
4) Vorbește într-un radio și ascultă prin celălalt.
5) Îndepărtați un radio și observați când sunetul este clar.
6) Reglați-vă antena după cum este necesar.


9) Este necesar ca toate antenele CB să fie reglate?
În timp ce reglarea antenei nu este necesară pentru a opera sistemul CB, există o serie de motive importante pentru care ar trebui să reglați întotdeauna o antenă: Performanță îmbunătățită - O antenă reglată corespunzător va funcționa ÎNTOTDEAUNA mai eficient decât o antenă nerecordată.


10) De ce SWR-ul meu crește când vorbesc?

Una dintre cele mai frecvente cauze ale citirilor SWR ridicate este conectarea incorectă a contorului SWR la radio și antenă. Când sunt atașate incorect, citirile vor fi raportate ca fiind extrem de ridicate, chiar dacă totul este instalat perfect. Consultați acest articol pentru a vă asigura că contorul SWR este instalat corect.


7. Cel mai bun online gratuit Calculator VSWR în 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




ÎNAPOI


Partajarea este grija!


Lăsaţi un mesaj 

Nume *
E-mail *
Telefon
Adresă
Cod A se vedea codul de verificare? Faceți clic pe reîmprospătare!
Mesaj
 

Lista de mesaje

Comentarii Loading ...
Acasă| Despre noi| Produse| Noutăți| Descarcă| Suport| Feedback| Contacteaza-ne| serviciu
Furnizor FMUSER FM / TV One-Stop Furnizor
  Contacteaza-ne