Pilnīga VSWR rokasgrāmata no FMUSER [Atjaunināts 2022. gadā]

Antenas teorijā VSWR ir saīsināts no sprieguma stāvviļņu attiecības. 

VSWR ir stāvviļņu līmeņa mērījums padeves līnijā, to sauc arī par stāvošo viļņu attiecību (SWR). 

Mēs zinām, ka stāvviļņi, kas izskaidro stāvošo viļņu attiecību, ir tik svarīgs faktors, kas jāņem vērā inženieriem, veicot RF tehniskos pētījumus par antenām.

Lai gan stāvviļņi un VSWR ir ļoti svarīgi, bieži vien VSWR teorija un aprēķini var maskēt priekšstatu par to, kas patiesībā notiek. Par laimi, ir iespējams iegūt labu priekšstatu par tēmu, pārāk neiedziļinoties VSWR teorijā.

Bet kas patiesībā ir VSWR un ko tas nozīmē apraidei? Šis emuārs ir vispilnīgākais ceļvedis par VSWR, tostarp to, kas tas ir, kā tas darbojas, un visu, kas jums jāzina par VSWR. 

Turpināsim izpēti!

Koplietošana ir rūpes!

1. Kas ir VSWR? Sprieguma stāvviļņu attiecības pamati

1) Par VSWR 

-VSWR definīcija

Kas ir VSWR? Vienkārši sakot, VSWR tiek definēts kā attiecība starp pārraidītajiem un atstarotajiem sprieguma stāvviļņiem radio frekvences (RF) elektriskās pārvades sistēma. 

- VSWR saīsinājums

VSWR ir saīsināts no sprieguma stāvviļņu attiecība, tas dažreiz tiek izrunāts kā "viswar".

-Kā VSWR darbi

VSWR tiek uzskatīts par mērījumu tam, cik efektīvi tiek pārraidīta RF jauda — no strāvas avotad tad iet caur pārvades līniju, un beidzot iet slodzē.

-VSWR apraide

VSWR is tiek izmantots kā efektivitātes pasākums visam, kas pārraida RF, tostarp pārvades līnijas, elektriskos kabeļus un pat signālu gaisā. Izplatīts piemērs ir jaudas pastiprinātājs, kas caur pārvades līniju savienots ar antenu. Tāpēc jūs varat arī uzskatīt VSWR kā maksimālā un minimālā sprieguma attiecību līnijā bez zudumiem.

2) Kas ir galvenie FVSWR?

VSWR tiek plaši izmantoti dažādās lietojumprogrammās, piemēram, antena, telekomunikācijas, mikroviļņu krāsns, radio frekvence (RF), Utt. 

Šeit ir daži no galvenajiem lietojumiem ar paskaidrojumiem:

VSWR pielietojumi	VSWR galvenās funkcijas
Pārraides antena	Sprieguma pastāvīgā viļņa attiecība (VSWR) norāda neatbilstības lielumu starp antenna un padeves līnija, kas savienojas ar to. To sauc arī par pastāvīgā viļņa attiecību (SWR). VSWR vērtību diapazons ir no 1 līdz ∞. VSWR vērtība zem 2 tiek uzskatīta par piemērotu lielākajai daļai antenu lietojumu. Antenu var raksturot kā “labu spēli”. Tātad, kad kāds saka, ka antena ir slikti saskaņota, ļoti bieži tas nozīmē, ka VSWR vērtība intereses biežumam pārsniedz 2.
telekomunikāciju	Telekomunikācijās stāvošā viļņa attiecība (SWR) ir daļēja stāvoša viļņa amplitūdas attiecība pret antinodu (maksimums) pret amplitūdu blakus esošajā mezglā (minimālā) elektropārvades līnijā.
Mikroviļņu	Kopējie veiktspējas rādītāji, kas saistīti ar mikroviļņu pārvades līnijām un ķēdēm, ir VSWR, atstarošanas koeficients un atgriešanāsn zaudējums, kā arī pārraides koeficients un ievietošanas zudums. Tos visus var izteikt, izmantojot izkliedes parametrus, ko biežāk dēvē par S-parametriem.
RF	Sprieguma stāvošā viļņa attiecība (VSWR) ir definēta kā attiecība starp pārraidītajiem un atstarotajiem sprieguma stāvošajiem viļņiem radiofrekvences (RF) elektriskajā pārraidei sisir. Tas ir mērījums tam, cik efektīvi RF enerģija tiek pārnesta no strāvas avota caur pārvades līniju un slodzē

3) Uzziniet, kā izteikt VSWR no tehniķa Džimija

Šeit ir vienkāršots pamata zināšanu saraksts RF, ko nodrošina mūsu RF tehniķis Džimijs. Let's lnopelnīt vairāk par VSWR, izmantojot tālāk norādītās darbības saturs: 

- VSWR izteikšana, izmantojot spriegumu

Pēc definīcijas VSWR ir augstākā sprieguma (maksimālā stāvošā viļņa amplitūdas) attiecība pret zemāko spriegumu (minimālo stāvošā viļņa amplitūdu) jebkur starp avotu un slodzi.

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

V (max) = stāvošā viļņa maksimālā amplitūda
V (min) = stāvošā viļņa minimālā amplitūda

- VSWR izteikšana, izmantojot pretestību

Pēc definīcijas VSWR ir slodzes pretestības un avota pretestības attiecība.

VSWR = ZL / Zo

ZL = slodzes pretestība
Zo = avota pretestība

Kāda ir VSWR ideālā vērtība?
Ideāla VSWR vērtība ir 1: 1 vai īsi izteikta kā 1. Šajā gadījumā atstarotā jauda no slodzes līdz avotam ir nulle.

- VSWR izteikšana, izmantojot atspulgu un uz priekšu jaudu

Pēc definīcijas VSWR ir vienāds ar

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

kur:

Pr = atstarotā jauda
Pf = priekšu spēks

3) Kāpēc man vajadzētu rūpēties par VSWR? Kāpēc tas ir svarīgi?

VSWR definīcija nodrošina pamatu visiem VSWR aprēķiniem un formulām. 

Savienotā līnijā pretestības neatbilstība var izraisīt atspīdumu, kas ir tieši tā, kā tas izklausās — vilnis, kas atlec atpakaļ un dodas nepareizā virzienā. 

Galvenais iemesls: Visa enerģija tiek atstarota (piemēram, ar atvērtu vai īssavienojumu) līnijas beigās, tad neviena netiek absorbēta, radot perfektu "stāvošu vilni" uz līnijas. 

Pretējo viļņu rezultāts ir stāvošs vilnis. Tas samazina jaudu, ko antena saņem un var izmantot apraidei. Tas var pat izdegt raidītāju. 

VSWR vērtība parāda jaudu, kas atspoguļojas no slodzes līdz avotam. To bieži izmanto, lai aprakstītu, cik daudz enerģijas tiek zaudēts no avota (parasti augstas frekvences pastiprinātāja) caur pārvades līniju (parasti koaksiālo kabeli) līdz slodzei (parasti antenai).

Šī ir slikta situācija: jūsu raidītājs nodeg pārmērīgas enerģijas dēļ.

Faktiski, kad izstarotā jauda nonāk atpakaļ raidītājā ar pilnu jaudu, tas parasti izdegs tur esošo elektroniku.

To ir grūti saprast? Šis piemērs var jums palīdzēt:

Okeāna viļņu vilciens, kas virzās uz krastu, nes enerģiju uz pludmali. Ja tas uzskrien uz lēnas nogāzes pludmali, visa enerģija tiek absorbēta, un viļņi neceļas atpakaļ uz jūru. 

Ja slīpas pludmales vietā ir vertikāls jūras valnis, tad ienākošā viļņu sistēma pilnībā atstarojas, lai sienā netiktu absorbēta enerģija. 

Iejaukšanās starp ienākošajiem un izejošajiem viļņiem šajā gadījumā rada "stāvošu viļņu", kas nemaz neizskatās kā ceļojošs; virsotnes paliek vienādās telpiskās pozīcijās un vienkārši iet uz augšu un uz leju.

Tāda pati parādība notiek radio vai radara pārraides līnijā. 

Šajā gadījumā mēs vēlamies, lai viļņi uz līnijas (gan spriegums, gan strāva) virzītos vienā virzienā un noguldītu savu enerģiju vēlamajā slodzē, kas šajā gadījumā var būt antena, kur tā ir jāizstaro. 

Ja visa enerģija tiek atstarota (piemēram, ar atvērtu vai īssavienojumu) līnijas galā, tad neviena no tām netiek absorbēta, radot perfektu "stāvošo vilni" uz līnijas. 

Nav nepieciešams atvērts vai īssavienojums, lai radītu atstarojošu vilni. Viss, kas nepieciešams, ir pretestības neatbilstība starp līniju un slodzi. 

Ja atstarotais vilnis nav tik spēcīgs kā uz priekšu virzošais vilnis, tad tiks novērots kāds "stāvošā viļņa" modelis, bet nulles nebūs tik dziļas, ne virsotnes tik augstas kā perfektam atspīdumam (vai pilnīgai nesakritībai).

2. Kas ir SWR?

1) SWR Definīcija

Saskaņā ar Wikipedia, stāvošā viļņa attiecība (SWR) ir definēta kā:

Pasākums pretestības pielāgošanai slodzēm ar elektropārvades līnijas vai viļņvada raksturīgo pretestību radiotehnikā un telekomunikācijās. Tādējādi SWR ir attiecība starp pārraidītajiem un atstarotajiem viļņiem vai attiecība starp stāvoša viļņa amplitūdu pie tā maksimuma un amplitūdas minimumu. SWR parasti definē kā sprieguma attiecību, ko sauc par VSWR ”

Augsts SWR norāda uz sliktu pārvades līnijas efektivitāti un atstaroto enerģiju, kas var sabojāt raidītāju un samazināt raidītāja efektivitāti. 

Tā kā SWR parasti attiecas uz sprieguma attiecību, to parasti sauc par sprieguma stāvošo viļņu attiecību (VSWR).

2) Kā VSWR ietekmē raidītāju sistēmas darbību? 

Ir vairāki veidi, kā VSWR ietekmē raidītāju sistēmas vai jebkuras sistēmas darbību, kas var izmantot RF un saskaņotos traucējumus.

Lai arī parasti lieto terminu VSWR, problēmas var izraisīt gan sprieguma, gan pašreizējie stāvošie viļņi. Daži no šiem faktoriem ir aprakstīti zemāk:

-Raidītāja jaudas pastiprinātāji var tikt bojāti

Palielināts sprieguma un strāvas līmenis, kas redzams padevē, stāvošo viļņu rezultātā var sabojāt raidītāja izejas tranzistorus. Pusvadītāju ierīces ir ļoti uzticamas, ja tās darbojas noteiktajās robežās, bet barotavas sprieguma un strāvas viļņi var radīt katastrofālus zaudējumus, ja tie izraisa ierīces darbību ārpus to robežām.

-PA aizsardzība samazina izejas jaudu

Ņemot vērā ļoti reālas augsta SWR līmeņa briesmas, kas var izraisīt jaudas pastiprinātāja bojājumus, daudzos raidītājos ir iebūvēta aizsardzības shēma, kas, palielinoties SWR, samazina raidītāja jaudu. Tas nozīmē, ka slikta padevēja un antenas atbilstība radīs augstu SWR, kas samazina izejas lielumu un tādējādi nozīmīgus pārraidītās jaudas zaudējumus.

-Augstspriegums un strāvas līmenis var sabojāt padevēju

Iespējams, ka augsts sprieguma un strāvas līmenis, ko rada augsta stāvošā viļņa attiecība, var sabojāt padevēju. Lai arī vairumā gadījumu padevēji darbosies labi to robežās un vajadzētu būt iespējai pielāgot sprieguma un strāvas divkāršošanu, ir daži apstākļi, kad var tikt nodarīts kaitējums. Pašreizējie maksimumi var izraisīt pārmērīgu lokālu karsēšanu, kas var izkropļot vai izkausēt izmantoto plastmasu, un ir zināms, ka augstie spriegumi dažos gadījumos rada lokus.

- Aizkaves, ko izraisa atspulgi, var izraisīt traucējumus:   

Ja signāls tiek atstarots nesakritības dēļ, tas tiek atstarots atpakaļ pret avotu un pēc tam atkal var tikt atspoguļots atpakaļ antenas virzienā. 

Tiek ieviesta aizkave, kas vienāda ar divkāršu signāla pārraides laiku pa padevēju. 

Ja dati tiek pārsūtīti, tas var izraisīt simbolu savstarpējus traucējumus, un citā piemērā, kad tika pārraidīta analogā televīzija, tika redzēts “spoku” attēls.

Interesanti, ka signāla līmeņa zudums, ko izraisa slikta VSWR, ne tuvu nav tik liels, kā daži varētu iedomāties. 

Jebkurš signāls, ko atstaro slodze, tiek atstarots atpakaļ raidītājā, un, tā kā saskaņošana pie raidītāja var ļaut signālam atkal tikt atspoguļots atpakaļ antenā, radušies zaudējumi būtībā ir tie, ko rada padevējs. 

Ir arī citi svarīgi biti, kas jāmēra antenas efektivitātei: atstarošanas koeficients, neatbilstības zudums un atdeves zudums, lai nosauktu tikai dažus. VSWR nav antenu teorijas gals, bet tas ir svarīgi.

3) VSWR vs SWR vs PSWR vs ISWR

Terminus VSWR un SWR literatūrā bieži izmanto par pastāvīgiem viļņiem RF sistēmās, un daudzi jautā par atšķirību.

-VSWR

VSWR vai sprieguma stāvviļņu attiecība attiecas īpaši uz sprieguma stāvviļņiem, kas ir iestatīti padevējā vai pārvades līnijā. 

Tā kā ir vieglāk noteikt sprieguma stāvošos viļņus un daudzos gadījumos spriegumi ir svarīgāki ierīces bojājumu ziņā, bieži tiek lietots termins VSWR, īpaši RF projektēšanas jomās.

-SWR

SWR apzīmē stāvviļņu attiecību. To var redzēt kā elektromagnētiskā lauka (EM lauka) nevienmērības matemātisko izteiksmi pārvades līnijā, piemēram, koaksiālajā kabelī. 

Parasti SWR tiek definēts kā maksimālā radiofrekvences (RF) sprieguma attiecība pret minimālo RF spriegumu visā līnijā. Stāvviļņu attiecībai (SWR) ir trīs funkcijas:

SWR ir šādas funkcijas:

● Tas apraksta sprieguma un strāvas stāvošos viļņus, kas parādās uz līnijas. 

● Tas ir vispārīgs apraksts gan pašreizējiem, gan sprieguma stāvošajiem viļņiem. 

● Tas bieži lieto kopā ar skaitītājiem, ko izmanto stāvošo viļņu attiecības noteikšanai. 

PAZIŅOJUMS: Gan strāvas, gan sprieguma pieaugums un kritums vienā un tajā pašā proporcijā attiecīgajai neatbilstībai.

Augsts SWR norāda uz sliktu pārvades līnijas efektivitāti un atstaroto enerģiju, kas var sabojāt raidītāju un samazināt raidītāja efektivitāti. Tā kā SWR parasti attiecas uz sprieguma attiecību, to parasti sauc par sprieguma stāvošā viļņa attiecību (VSWR).

● PSWR (jaudas pastāvīgā viļņu attiecība):

Termins jaudas stāvošā viļņa attiecība, kas dažreiz redzams arī, tiek definēts kā tikai VSWR kvadrāts. Tomēr tas ir pilnīgs maldīgums, jo uz priekšu un atstarotā jauda ir nemainīga (pieņemot, ka padeves zudumi nav), un jauda nepalielinās un nekrīt tāpat kā sprieguma un strāvas stāvošo viļņu formas, kas ir gan priekšu, gan atstaroto elementu summa.

● ISWR (pašreizējā pastāvīgā viļņa attiecība):

SWR var definēt arī kā līnijas maksimālās RF strāvas un minimālās RF strāvas attiecību (pašreizējā stāvošā viļņa attiecība vai ISWR). Praktiskākos nolūkos ISWR ir tas pats, kas VSWR.

Pēc dažu cilvēku izpratnes par SWR un VSWR to pamatformā ir tas, ka ideāls 1: 1. SWR nozīmē, ka visa strāva, ko jūs pievienojat līnijai, tiek izstumta no antenas. Ja SWR nav 1: 1, tad jūs izsniedzat vairāk enerģijas nekā nepieciešams, un daļa no šīs jaudas tiek atspoguļota atpakaļ pa līniju virzienā uz jūsu raidītāju un pēc tam izraisa sadursmi, kuras dēļ jūsu signāls nebūs tik tīrs un skaidrs.

Bet kāda ir atšķirība starp VSWR un SWR? SWR (stāvošo viļņu attiecība) ir jēdziens, ti, stāvošo viļņu attiecība. VSWR faktiski ir veids, kā jūs veicat mērījumus, mērot spriegumus, lai noteiktu SWR. Jūs varat arī izmērīt SWR, mērot strāvas vai pat jaudu (ISWR un PSWR). Bet lielākoties, ja kāds saka SWR, tas nozīmē VSWR, kopējās sarunās tie ir savstarpēji aizvietojami.

Šķiet, ka jūs saprotat domu, ka tas ir saistīts ar attiecību starp to, cik daudz enerģijas uz priekšu virzās uz antenu, salīdzinot ar to, cik daudz tiek atspoguļots atpakaļ, un ka (vairumā gadījumu) jauda tiek izstumta uz antenu. Tomēr apgalvojumi "jūs piešķirat vairāk enerģijas nekā nepieciešams" un "pēc tam izraisa sadursmi, kuras dēļ jūsu signāls nebūtu tik tīrs" ir nepareizi

VSWR pret pārspīlēto jaudu

Augstāka SWR gadījumā daļa vai liela jauda vienkārši tiek atspoguļota atpakaļ raidītājā. Tam nav nekāda sakara ar tīru signālu, un viss ir saistīts ar raidītāja pasargāšanu no izdegšanas, un SWR nav atkarīgs no jūsu izsūknējamās enerģijas daudzuma. Tas vienkārši nozīmē, ka frekvencē antenas sistēma nav tik efektīva kā radiators. Protams, ja jūs mēģināt pārraidīt frekvencē, jūs vēlētos, lai jūsu antenai būtu pēc iespējas zemāks SWR (parasti viss, kas mazāks par 2: 1, nav tik slikts zemākajās joslās un 1.5: 1 ir labs augstākajās joslās) , bet daudzas daudzjoslu antenas dažās joslās var atrasties pie 10: 1, un jūs varat atrast, ka jūs varat darboties pieņemami.

4) VSWR un sistēmas efektivitāte
Ideālā sistēmā 100% enerģijas tiek pārnesta no jaudas pakāpēm uz slodzi. Tas prasa precīzu atbilstību starp avota pretestību (pārvades līnijas un visu tās savienotāju raksturīgo pretestību) un slodzes pretestību. Signāla maiņstrāvas spriegums būs vienāds no gala līdz galam, jo ​​tas iet cauri bez traucējumiem.

VSWR pret% atspoguļoto jaudu

Reālā sistēmā neatbilstošas ​​pretestības liek daļai enerģijas atspoguļot atpakaļ uz avotu (piemēram, atbalss). Šīs pārdomas izraisa konstruktīvus un destruktīvus traucējumus, kas noved pie sprieguma virsotnēm un ielejām, mainoties laikam un attālumam gar pārvades līniju. VSWR kvantitatīvi izsaka šīs sprieguma dispersijas, tāpēc cita sprieguma pastāvīgā viļņa attiecības definīcija ir tāda, ka tā ir augstākā un zemākā sprieguma attiecība jebkurā pārvades līnijas punktā.

Ideālai sistēmai spriegums nemainās. Tāpēc tā VSWR ir 1.0 (vai vairāk parasti izsaka kā attiecību 1: 1). Kad notiek refleksija, spriegumi mainās un VSWR ir lielāks, piemēram, 1.2 (vai 1.2: 1). Paaugstināta VSWR korelē ar samazinātu pārvades līnijas (un līdz ar to arī raidītāja) efektivitāti.

Pārvades līniju efektivitāte palielinās:
1. Sprieguma un jaudas koeficienta palielināšana
2. Sprieguma palielināšana un jaudas koeficienta samazināšanās
3. Sprieguma un jaudas koeficienta samazināšanās
4. Sprieguma samazināšanās un jaudas koeficienta palielināšana

Ir četri lielumi, kas raksturo jaudas pārsūtīšanas efektivitāti no līnijas uz slodzi vai antenu: VSWR, atstarošanas koeficients, neatbilstības zudums un atgriešanās zudums. 

Pagaidām, lai iegūtu sajūtu par to nozīmi, mēs grafiski parādām tos nākamajā attēlā. Trīs nosacījumi: 

● līnijas, kas savienotas ar saskaņotu slodzi;
● Līnijas, kas savienotas ar īsu monopola antenu, kas nav saskaņota (antenas ieejas pretestība ir 20 - j80 omi, salīdzinot ar pārvades līnijas pretestību 50 omi);
● Līnija ir atvērta galā, kur vajadzēja pievienot antenu.

Zaļā līkne - Stāvošs vilnis uz 50 omu līnijas ar saskaņotu 50 omu slodzi beigās

Ar tā parametriem un skaitlisko vērtību šādi:

parametri	Skaitliskā vērtība
Slodzes pretestība	50 omi
Pārdomu koeficients	0
VSWR	1
Neatbilstība	0 dB
Atgriešanās zaudējumi	- ∞ dB
Paziņojums: [Tas ir ideāli; nav stāvoša viļņa; visa jauda nonāk antenā / slodzē]

Zilā līkne - Stāvošs vilnis uz 50 omu līnijas īsā monopola antenā

Ar tā parametriem un skaitlisko vērtību šādi:

parametri	Skaitliskā vērtība
Slodzes pretestība	20 - j80 omi
Pārdomu koeficients	0.3805 - j0.7080
Refleksijas koeficienta absolūtā vērtība	0.8038
VSWR	9.2
Neatbilstība	- 4.5 dB
Atgriešanās zaudējumi	-1.9 DB
Paziņojums: [Tas nav pārāk labi; jauda slodzē vai antenā ir samazinājusies –4.5 dB no pieejamās braukšanas līnijas]

Sarkanā līkne - Stāvošs vilnis uz līnijas ar atvērtu ķēdi kreisajā galā (antenas spailes)

Ar tā parametriem un skaitlisko vērtību šādi:

parametri	Skaitliskā vērtība
Slodzes pretestība	∞
Pārdomu koeficients	1
VSWR	∞
Neatbilstība	- 0 dB
Atgriešanās zaudējumi	0 dB
Paziņojums: [Tas ir ļoti slikti: jauda nav nodota gar līnijas beigām]

▲BACK▲

3. Svarīgi SWR parametru rādītāji

1) Pārvades līnijas un SWR

Jebkuru vadītāju, kam ir maiņstrāva, var uzskatīt par elektropārvades līniju, piemēram, tos gaisvadu gigantus, kas visā ainavā izplata maiņstrāvas elektrotīklu. Visu dažādu veidu pārvades līniju iekļaušana ievērojami neattiektos uz šī raksta darbības jomu, tāpēc mēs ierobežosim diskusiju ar frekvencēm no aptuveni 1 MHz līdz 1 GHz un diviem izplatītākajiem līniju veidiem: koaksiālie (vai “pierunātie”) un paralēlais vadītājs (aka, atvērta stieple, loga līnija, kāpņu līnija vai divvada vadība, kā mēs to sauksim), kā parādīts 1. attēlā.

Paskaidrojums: Koaksiālais kabelis (A) sastāv no cieta vai savērpta centra vadītāja, ko ieskauj izolējošs plastmasas vai gaisa dielektrisks elements, un cauruļveida vairoga, kas ir vai nu cieta, vai austa stieples pinums. Plastmasas apvalks ieskauj vairogu, lai aizsargātu vadītājus. Dvīņu vads (B) sastāv no paralēlu cietu vai savītu vadu pāra. Vadi tiek turēti vai nu ar formētu plastmasu (logu līnija, divvada) vai ar keramikas vai plastmasas izolatoriem (kāpņu līnija).

Strāva gar vadītāju virsmu plūst pretējos virzienos (sk. Sānjoslu sadaļā “Skin Effect”). Pārsteidzoši, ka pa līniju plūstošā RF enerģija īsti neplūst vadītājos, kur atrodas strāva. Tas pārvietojas kā elektromagnētiskais (EM) vilnis telpā starp vadītājiem un ap tiem. 

1. attēlā ir norādīts, kur lauks atrodas gan pierunātajā, gan dvīņu vadā. Maldinātājam lauks ir pilnībā iekļauts dielektrikā starp centra vadītāju un vairogu. Dvīņu svina gadījumā lauks ir visspēcīgākais ap vadītājiem un starp tiem, bet bez apkārtējā vairoga daļa lauka izplešas telpā ap līniju.

Tāpēc pierunāšana ir tik populāra - tā neļauj iekšējiem signāliem mijiedarboties ar signāliem un vadītājiem ārpus līnijas. Savukārt dvīņu svins ir jātur labi prom (pietiek ar dažu līniju platumu) no citām padeves līnijām un jebkura veida metāla virsmas. Kāpēc izmantot divu svinu? Tam parasti ir mazāki zaudējumi nekā pierunāšanai, tāpēc tā ir labāka izvēle, ja signāla zudums ir svarīgs apsvērums.

Pārraides līnijas apmācība iesācējiem (Avots: AT&T)

Kas ir ādas efekts?

Virs aptuveni 1 kHz maiņstrāvas strāvas plūst arvien plānākā slānī pa vadītāju virsmu. Tas ir efekts uz ādu. Tas notiek tāpēc, ka virpuļstrāvas vadītāja iekšpusē rada magnētiskos laukus, kas spiež strāvu uz vadītāja ārējās virsmas. Pie 1 MHz vara vara lielākā strāva ir ierobežota ar vadītāja ārējo 0.1 mm, un par 1 GHz strāva tiek izspiesta tikai dažu µm biezā slānī.

2) Pārdomu un pārraides koeficienti

Refleksijas koeficients ir incidenta signāla daļa, kas atspoguļojas atpakaļ no neatbilstības. Atstarošanas koeficientu izsaka kā ρ vai Γ, bet šos simbolus var izmantot arī, lai attēlotu VSWR. Tas ir tieši saistīts ar VSWR

 | Γ | = (VSWR - 1) / (VSWR + 1) (A)

Attēls. Tā ir signāla daļa, ko atstaro atpakaļ slodzes pretestība, un dažreiz to izsaka procentos.

Lai panāktu perfektu atbilstību, slodze neatspoguļo signālu (ti, tas ir pilnībā absorbēts), tāpēc atstarošanas koeficients ir nulle. 

Atvērta vai īssavienojuma gadījumā viss signāls tiek atspoguļots atpakaļ, tāpēc atstarošanas koeficients abos gadījumos ir 1. Ņemiet vērā, ka šī diskusija attiecas tikai uz atstarošanas koeficienta lielumu.  

Γ ir saistīts arī fāzes leņķis, kas atšķir īssavienojumu un atvērtu ķēdi, kā arī visus stāvokļus starp tiem. 

Piemēram, atstarošanās no atvērtas ķēdes rada 0 grādu fāzes leņķi starp krītošo un atstaroto vilni, kas nozīmē, ka atstarotais signāls pievienojas fāzē ar ienākošo signālu atvērtās ķēdes vietā; ti, stāvošā viļņa amplitūda ir divkārša ienākošā viļņa amplitūdai. 

Turpretī īssavienojums rada 180 grādu fāzes leņķi starp krītošo un atstaroto signālu, kas nozīmē, ka atstarotais signāls fāzē ir pretējs ienākošajam signālam, tāpēc to amplitūdas atņem, kā rezultātā nulle. To var redzēt 1.a un b attēlā.

Ja atstarošanas koeficients ir incidenta signāla daļa, kas atspoguļojas atpakaļ no impedances neatbilstības ķēdē vai pārvades līnijā, pārraides koeficients ir izejošā signāla daļa. 

Tā ir atspoguļotā signāla funkcija, kā arī iekšējās ķēdes mijiedarbība. Tam ir arī atbilstoša amplitūda un fāze.

3) Kas ir atgriešanās zaudējums un ievietošanas zaudējums?

Atgriešanās zudums ir atstarotā signāla jaudas un ieejas signāla jaudas līmeņa attiecība, kas izteikta decibelos (dB), ti,

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

2. attēls. Atgriešanās zudumi un ievietošanas zudumi bezzudumu ķēdē vai pārvades līnijā.

2. attēlā pārvades līnijai tiek piemērots 0 dBm signāls Pi. Atstarotā jauda Pr tiek rādīta kā –10 dBm, un atgriešanās zudums ir 10 dB. Jo augstāka vērtība, jo labāka atbilstība, tas ir, ideālai atbilstībai atgriešanās zaudējumi ideālā gadījumā ir ∞, bet atgriešanās zaudējumi no 35 līdz 45 dB parasti tiek uzskatīti par labu spēli. Līdzīgi, ja atvērta ķēde vai īssavienojums, krītošā jauda tiek atspoguļota atpakaļ. Atgriešanās zudums šajos gadījumos ir 0 dB.

Ievietošanas zudums ir pārraidītā signāla jaudas līmeņa un ievades signāla jaudas līmeņa attiecība, kas izteikta decibelos (dB), ti,

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

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

Atsaucoties uz 2. attēlu, Pr -10 dBm nozīmē, ka tiek atspoguļoti 10 procenti no krītošās jaudas. Ja ķēdei vai pārvades līnijai nav zaudējumu, tiek pārraidīti 90 procenti no krītošās jaudas. Tāpēc ievietošanas zudums ir aptuveni 0.5 dB, kā rezultātā pārraidītā jauda ir –0.5 dBm. Ja būtu iekšēji zaudējumi, ievietošanas zaudējumi būtu lielāki.

4) Kas ir S parametri?

Attēls. Divu portu mikroviļņu ķēdes S parametru attēlojums.

Izmantojot S parametrus, ķēdes RF darbību var pilnībā raksturot, nezinot tās iekšējo sastāvu. Šajos nolūkos ķēdi parasti sauc par “melno kasti”. Iekšējie komponenti var būt aktīvi (ti, pastiprinātāji) vai pasīvi. Vienīgie nosacījumi ir tādi, ka S parametrus nosaka visām interesējošajām frekvencēm un apstākļiem (piemēram, temperatūrai, pastiprinātāja aizspriedumiem) un ķēdei jābūt lineārai (ti, tās izeja ir tieši proporcionāla tās ieejai). 3. attēlā ir attēlota vienkārša mikroviļņu shēma ar vienu ieeju un vienu izeju (sauktas par pieslēgvietām). Katrā ostā ir incidenta signāls (a) un atstarots signāls (b). Zinot šīs shēmas S parametrus (ti, S11, S21, S12, S22), var noteikt tā ietekmi uz jebkuru sistēmu, kurā tā ir uzstādīta.

S parametrus nosaka, mērot kontrolētos apstākļos. Izmantojot īpašu testa aprīkojumu, ko sauc par tīkla analizatoru, signāls (a1) tiek ievadīts 1. pieslēgvietā ar 2. pieslēgvietu sistēmā ar kontrolētu pretestību (parasti 50 omi). Analizators vienlaikus mēra un reģistrē a1, b1 un b2 (a2 = 0). Pēc tam process tiek mainīts, ti, ar signālu (a2), kas ievadīts 2. pieslēgvietā, analizators mēra a2, b2 un b1 (a1 = 0). Vienkāršākajā formā tīkla analizators mēra tikai šo signālu amplitūdas. To sauc par skalārā tīkla analizatoru, un tas ir pietiekami, lai noteiktu tādus lielumus kā VSWR, RL un IL. Lai pilnībā raksturotu ķēdi, ir nepieciešama arī fāze, un tai ir nepieciešams izmantot vektoru tīkla analizatoru. S parametrus nosaka šādas attiecības:

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

S11 un S22 ir attiecīgi ķēdes ieejas un izejas porta atstarošanas koeficienti; savukārt S21 un S12 ir ķēdes ātruma un atpakaļgaitas pārraides koeficienti. RL ir saistīts ar refleksijas koeficientiem pēc attiecībām

RL 1. ports (dB) = -20 log10 | S11 | un RLPort 2 (dB) = -20 log10 | S22 | (E)

IL ir saistīts ar ķēžu pārraides koeficientiem pēc attiecībām

IL no 1. porta līdz 2. portam (dB) = -20 log10 | S21 | un IL no 2. porta līdz 1. pieslēgvietai (dB) = -20 log10 | S12 | (F)

Šo attēlojumu var attiecināt arī uz mikroviļņu shēmām ar patvaļīgu ostu skaitu. S parametru skaits palielinās par portu skaita kvadrātu, tāpēc matemātika kļūst arvien iesaistītāka, taču to var pārvaldīt, izmantojot matricas algebru.

5) Kas ir pretestības pielāgošana?

Impedance ir opozīcija, ar kuru saskaras elektriskā enerģija, virzoties prom no avota.  

Sinhronizējot slodzi un avota pretestību, tiks atcelts efekts, kas novedīs pie maksimālas enerģijas pārneses. 

Tas ir pazīstams kā maksimālās jaudas pārneses teorēma: maksimālās jaudas pārneses teorēma ir kritiska radiofrekvenču pārraides mezglos un jo īpaši RF antenu izveidē.

Impedances saskaņošana ir izšķiroša, lai efektīvi darbotos RF iestatījumi, kur vēlaties optimāli pārvietot spriegumu un jaudu. RF projektēšanā avota un slodzes pretestību saskaņošana maksimāli palielinās RF jaudas pārraidi. Antenas saņems maksimālu vai optimālu enerģijas pārnesi, ja to pretestība ir saskaņota ar pārraides avota izejas pretestību.

50Ohm pretestība ir standarts lielākās daļas RF sistēmu un komponentu projektēšanai. Koaksiālajam kabelim, kas ir pamats savienojamībai virknē RF lietojumu, tipiskā pretestība ir 50 omi. 1920. gados veiktie radiofrekvenču pētījumi atklāja, ka optimālā pretestība RF signālu pārraidei būs no 30 līdz 60 Om, atkarībā no sprieguma un jaudas pārneses. Salīdzinoši standartizēta pretestība ļauj saskaņot kabeļus un komponentus, piemēram, WiFi vai Bluetooth antenas, PCB un vājinātāji. Vairāku galveno antenu tipu pretestība ir 50 omi, ieskaitot ZigBee GSM GPS un LoRa

Refleksijas koeficients - Avots: Wikipedia

Impedances neatbilstība noved pie sprieguma un strāvas refleksijām, un RF iestatījumos tas nozīmē, ka signāla jauda tiks atspoguļota atpakaļ tā avotā, proporcijai atbilstoši neatbilstības pakāpei. To var raksturot, izmantojot Voltage Standing Wave Ratio (VSWR), kas ir RF jaudas pārsūtīšanas efektivitātes rādītājs no tā avota uz slodzi, piemēram, antenu.

Neatbilstību starp avota un slodzes pretestībām, piemēram, 75 Ohm antenu un 50 Ohm koaksiālo kabeļu, var pārvarēt, izmantojot virkni pretestības saskaņošanas ierīču, piemēram, rezistorus sērijveidā, transformatorus, uz virsmas piestiprinātus pretestības saskaņošanas spilventiņus vai antenas uztvērējus.

Elektronikā pretestības pielāgošana ietver ķēdes vai elektroniskas lietojumprogrammas vai komponenta izveidošanu vai maiņu tā, lai elektriskās slodzes pretestība sakristu ar enerģijas vai piedziņas avota pretestību. Ķēde ir izveidota vai pielāgota tā, lai pretestības būtu vienādas.

Apskatot sistēmas, kurās ietilpst pārvades līnijas, ir jāsaprot, ka visiem avotiem, pārvades līnijām / padevējiem un slodzēm ir raksturīga pretestība. 50Ω ir ļoti izplatīts RF lietojumu standarts, lai gan dažās sistēmās reizēm var novērot citus traucējumus.

Lai iegūtu maksimālu enerģijas pārnesi no avota uz pārvades līniju vai pārvades līniju uz slodzi, vai tas būtu rezistors, ieeja citā sistēmā vai antena, pretestības līmeņiem ir jāsakrīt.

Citiem vārdiem sakot, 50Ω sistēmai avota vai signāla ģeneratoram jābūt ar avota pretestību 50Ω, pārvades līnijai jābūt 50Ω, un tāpat arī slodzei.

Problēmas rodas, ja enerģija tiek nodota pārvades līnijā vai padevē un tā virzās pret kravu. Ja ir neatbilstība, ti, slodzes pretestība neatbilst pārvades līnijas pretestībai, tad nav iespējams nodot visu jaudu.

Tā kā jauda nevar izzust, jaudai, kas netiek nodota slodzē, kaut kur jāiet un tur tā virzās atpakaļ pa pārvades līniju atpakaļ avota virzienā.

Kad tas notiek, padevēja priekšējo un atstaroto viļņu spriegumi un strāvas saskaita vai atņem dažādos padevēja punktos atbilstoši fāzēm. Tādā veidā tiek uzstādīti stāvošie viļņi.

Ietekmes veidu var pierādīt ar virves garumu. Ja vienu galu atstāj brīvu, bet otru - virza augšup, var redzēt viļņa kustību, kas virzās lejup pa virvi. Tomēr, ja viens gals ir fiksēts, tiek iestatīta stāvoša viļņa kustība, un tajā var redzēt minimālās un maksimālās vibrācijas punktus.

Kad slodzes pretestība ir zemāka par padevēja pretestības spriegumu un tiek iestatīti strāvas lielumi. Šeit kopējā strāva slodzes punktā ir augstāka nekā perfekti saskaņotajai līnijai, turpretī spriegums ir mazāks.

Strāvas un sprieguma vērtības padevējā atšķiras. Nelielām atspoguļotās jaudas vērtībām viļņu forma ir gandrīz sinusoidāla, bet lielākām vērtībām tā vairāk līdzinās pilna viļņa rektificētam sinusoidālajam vilnim. Šo viļņu formu veido spriegums un strāva no izejas jaudas plus spriegums un strāva no atspoguļotās jaudas.

Attālumā ceturtdaļa viļņa garuma no slodzes kombinētie spriegumi sasniedz maksimālo vērtību, kamēr strāva ir minimāla. Attālumā, kas atrodas puse viļņa garuma no kravas, spriegums un strāva ir tādi paši kā pie slodzes.

Līdzīga situācija rodas, ja slodzes pretestība ir lielāka par padevēja pretestību, tomēr šoreiz kopējais spriegums pie slodzes ir lielāks par perfekti saskaņotās līnijas vērtību. Spriegums sasniedz minimumu attālumā no ceturtdaļas viļņa garuma no slodzes, un strāva ir maksimāla. Tomēr pusviļņa garumā no slodzes spriegums un strāva ir tādi paši kā pie slodzes.

Tad, kad līnijas galā ir atvērta ķēde, padevēja viļņu shēma ir līdzīga īssavienojuma shēmai, bet sprieguma un strāvas shēma ir apgriezta.

▲BACK▲

6) Kas ir atspoguļotā enerģija?
Kad pārraidītais vilnis ietriecas robežās, piemēram, starp pazudušo elektropārvades līniju un slodzi (skat. 1. attēlu zemāk), daļa enerģijas tiks pārnesta uz slodzi un daļa atspoguļosies. Atstarošanas koeficients ienākošos un atstarotos viļņus saista kā:

Γ = V- / V + (vienāds ar 1)

Kur V- ir atspoguļotais vilnis un V + ir ienākošais vilnis. VSWR ir saistīts ar sprieguma atstarošanas koeficienta lielumu (Γ) ar:

VSWR = (1 + | Γ |) / (1 - | Γ |) (2. vienādojums)

VSWR var izmērīt tieši ar SWR mērītāju. RF testa instrumentu, piemēram, vektoru tīkla analizatoru (VNA), var izmantot, lai izmērītu ieejas porta (S11) un izejas porta (S22) refleksijas koeficientus. S11 un S22 ir līdzvērtīgi Γ attiecīgi ieejas un izejas portā. VNA ar matemātiskiem režīmiem var arī tieši aprēķināt un parādīt iegūto VSWR vērtību.

Atgriešanās zudumus ieejas un izejas portos var aprēķināt no atstarošanas koeficienta S11 vai S22 šādi:

RLIN = 20log10 | S11 | dB (vienāds ar 3)

RLOUT = 20log10 | S22 | dB (vienāds ar 4)

Atstarošanas koeficientu no pārvades līnijas raksturīgās pretestības un slodzes pretestības aprēķina šādi:

Γ = (ZL - ZO) / (ZL ​​+ ZO) (5. vienādojums)

Kur ZL ir slodzes pretestība un ZO ir pārvades līnijas raksturīgā pretestība (1. attēls).

VSWR var izteikt arī ar ZL un ZO. Aizstājot 5 vienādojumu ar 2 vienādojumu, iegūstam:

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

Par ZL> ZO, | ZL - ZO | = ZL - ZO

Tāpēc:

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

Tāpēc:

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

Iepriekš mēs atzīmējām, ka VSWR ir specifikācija, kas dota proporcijas formā attiecībā pret 1, kā piemērs 1.5: 1. Ir divi īpaši VSWR gadījumi: ∞: 1 un 1: 1. Bezgalības attiecība pret vienu rodas, ja slodze ir atvērta ķēde. 1: 1 attiecība rodas, ja slodze ir lieliski saskaņota ar pārvades līnijas raksturīgo pretestību.

VSWR nosaka no pastāvīgā viļņa, kas rodas pašā pārvades līnijā:

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

Kur VMAX ir maksimālā amplitūda un VMIN ir stāvošā viļņa minimālā amplitūda. Ar diviem super-uzliktiem viļņiem maksimums rodas ar konstruktīviem traucējumiem starp ienākošajiem un atstarotajiem viļņiem. Tādējādi:

VMAX = V + + V- (9. vienādojums)

lai panāktu maksimālu konstruktīvu iejaukšanos. Minimālā amplitūda notiek ar dekonstruktīviem traucējumiem vai:

VMIN = V + - V- (vienādojums 10)

9 un 10 vienādojumus aizstājot ar 8 vienādojumu


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

Aizstājot 1 vienādojumu vienādojumā 11, iegūstam:

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

12. vienādojums ir 2. vienādojums, kas norādīts šī raksta sākumā.

▲BACK▲

4. VSWR kalkulators: kā aprēķināt VSWR? 

Impedances neatbilstības rada stāvviļņus gar pārvades līniju, un SWR tiek definēts kā attiecība starp daļēja stāvviļņa amplitūdu antimezglā (maksimums) pret amplitūdu mezglā (minimālā) gar līniju.

Iegūto attiecību parasti izsaka kā attiecību, piemēram, 2: 1, 5: 1 utt. Lieliska atbilstība ir 1: 1 un pilnīga neatbilstība, ti, īsa vai atvērta ķēde ir ∞: 1.

Praksē uz jebkura padevēja vai pārvades līnijas ir zaudējumi. Lai izmērītu VSWR, tajā sistēmas punktā tiek noteikta uz priekšu un atpakaļgaitā esošā jauda, ​​un tā tiek pārveidota par VSWR skaitli. 

Tādā veidā VSWR mēra noteiktā punktā, un sprieguma maksimumi un minimumi nav jānosaka visā līnijas garumā.

Stāvoša viļņa sprieguma komponents vienmērīgā pārvades līnijā sastāv no priekšējā viļņa (ar amplitūdu Vf), kas novietots uz atstarotā viļņa (ar amplitūdu Vr). Pārdomas rodas pārtraukumu rezultātā, piemēram, citādi vienveidīgas pārvades līnijas nepilnības dēļ vai kad pārvades līnija tiek pārtraukta ar citu raksturīgo pretestību.

Ja jūs interesē antenu veiktspējas noteikšana, VSWR vienmēr jāmēra pie pašiem antenas spailēm, nevis pie raidītāja izejas. Sakarā ar omu zudumiem raidīšanas kabeļos, tiks radīta ilūzija par labāku antenas VSWR, taču tas ir tikai tāpēc, ka šie zaudējumi nomāc pēkšņas atstarošanas ietekmi uz antenas spailēm.

Tā kā antena parasti atrodas zināmā attālumā no raidītāja, jaudas pārsūtīšanai starp abiem ir nepieciešama padeves līnija. Ja padeves līnijai nav zaudējumu un tā atbilst gan raidītāja izejas pretestībai, gan antenas ieejas pretestībai, maksimālā jauda tiks piegādāta antenai. Šajā gadījumā VSWR būs 1: 1, un spriegums un strāva būs nemainīgi visā padeves līnijas garumā.

1) VSWR aprēķins

Atgriešanās zudums ir mērāmā dB jauda attiecībā pret krītošā viļņa un atstarotā viļņa jaudu, un mēs to definējam kā negatīvu vērtību.

Atgriešanās zaudējumi = 10 log (Pr / Pi) = 20 log (Er / Ei)

Piemēram, ja slodzes atgriešanās zaudējumi ir -10 dB, tad tiek atspoguļota 1/10 no krītošās jaudas. Jo lielāks atgriešanās zudums, jo mazāk enerģijas faktiski tiek zaudēta.

Liela interese ir arī par neatbilstības zaudēšanu. Tas ir mērījums tam, cik daudz pārraidītā jauda tiek vājināta atstarošanas dēļ. To piešķir šāda sakarība:

Neatbilstības zudums = 10 log (1 -2)

Piemēram, no 1. tabulas antenas ar VSWR 2: 1 atstarošanas koeficients būtu 0.333, neatbilstības zudums ir -0.51 dB un atgriešanās zudums ir -9.54 dB (11% no jūsu raidītāja jaudas tiek atspoguļoti atpakaļ )

2) Bezmaksas VSWR kaculācijas diagramma

Šeit ir vienkārša VSWR aprēķinu diagramma. 

Vienmēr atcerieties, ka VSWR jābūt skaitlim, kas lielāks par 1.0
VSWR	Refleksijas koeficients (Γ)	Atspoguļotā jauda (%)	Sprieguma zudums	Atstarotā jauda (dB)	Atgriešanās zaudējumi	Neatbilstība (dB)
1	0.00	0.00	0	-Nenoteiktība	Bezgalība	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	∞	∞	∞
Papildu lasījums: VSWR antenā Sprieguma pastāvīgā viļņa attiecība (VSWR) norāda neatbilstības apjomu starp antenu un barošanas līniju, kas tai pievienota. To sauc arī par pastāvīgā viļņa attiecību (SWR). VSWR vērtību diapazons ir no 1 līdz ∞.  VSWR vērtība zem 2 tiek uzskatīta par piemērotu lielākajai daļai antenu lietojumu. Antenu var raksturot kā “labu spēli”. Tātad, kad kāds saka, ka antena ir slikti saskaņota, ļoti bieži tas nozīmē, ka VSWR vērtība intereses biežumam pārsniedz 2.  Atgriešanās zaudējumi ir vēl viena interesējošā specifikācija, un tie ir sīkāk aplūkoti sadaļā Antenas teorija. Parasti nepieciešamā konversija ir starp atgriešanās zaudējumiem un VSWR, un dažas vērtības ir tabulētas tabulā, kā arī šo vērtību grafiks ātrai uzziņai.

No kurienes šie aprēķini? Nu, sāciet ar VSWR formulu:

Apgriežot šo formulu, mēs varam aprēķināt atstarošanas koeficientu (vai atgriešanās zudumu, s11) no VSWR:

Tagad šis atstarošanas koeficients faktiski tiek definēts sprieguma izteiksmē. Mēs patiešām vēlamies uzzināt, cik daudz spēka tiek atspoguļots. Tas būs proporcionāls sprieguma kvadrātam (V ^ 2). Tādējādi atspoguļotā jauda procentos būs:

Mēs varam pārvērst atstaroto jaudu decibelos vienkārši:

Visbeidzot, jauda tiek vai nu atspoguļota, vai arī piegādāta antenai. Antenai piegādātais daudzums ir rakstīts kā () un ir vienkārši (1- ^ 2). Tas ir pazīstams kā neatbilstības zudums. Tas ir jaudas daudzums, kas tiek zaudēts pretestības neatbilstības dēļ, un mēs to varam viegli aprēķināt:

Un tas ir viss, kas mums jāzina, lai pārietu uz priekšu un atpakaļ starp VSWR, s11 / return loss un neatbilstību zaudējumiem. Es ceru, ka jums ir bijis tikpat liels laiks kā man.

Konversijas tabula - no dBm līdz dBW un W (vatos)

Šajā tabulā mēs parādām, kā jaudas vērtība dBm, dBW un Watt (W), kas atbilst viens otram.

Jauda (dBm)	Jauda (dBW)	Jauda ((W) vati)
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
kur: dBm = decibelimilivati dBW = decibelvati MW = megavats KW = kilovats W = vats mW = milivats μW = mikrovats nW = nanovats pW = pikovats

▲BACK▲

3) VSWR formula

Šī programma ir sīklietotne, lai aprēķinātu pastāvīgā sprieguma spriegumu (VSWR).

Iestatot antenu un raidītāju sistēmu, ir svarīgi izvairīties no pretestības neatbilstības jebkurai sistēmas daļai. Jebkāda neatbilstība nozīmē, ka daļa izejas viļņa tiek atspoguļota atpakaļ pret raidītāju, un sistēma kļūst neefektīva. Neatbilstības var rasties saskarnēs starp dažādām iekārtām, piemēram, raidītāju, kabeli un antenu. Antenām ir pilnā pretestība, kas parasti ir 50 omi (ja antenai ir pareizie izmēri). Kad notiek pārdomas, kabelī veidojas stāvoši viļņi.

VSWR formula un atstarošanas koeficients:

1. ekv	Refleksijas koeficientu Γ definē kā	2. ekv	VSWR jeb sprieguma stāvošā viļņa attiecība
Formula		Formula
Gamma	ZL = slodzes (parasti antenas) vērtība omos Zo = Pārvades līnijas raksturīgā pretestība omos	Sigma	Ņemot vērā, ka ρ mainīsies no 0 līdz 1, aprēķinātās VSWR vērtības būs no 1 līdz bezgalībai.
Aprēķinātās vērtības	starp -1 ≦ Γ ≦ 1.	Aprēķinātās vērtības	1 vai 1: 1 attiecība.
Kad vērtība ir “-1”.	Nozīmē, ka notiek 100% atstarošanās, un slodze netiek nodota. Atstarotais vilnis ir 180 grādi ārpus fāzes (apgriezts) ar krītošo vilni.	Ar atvērtu ķēdi	Tas ir atvērtas ķēdes stāvoklis, kad nav pievienota antena. Tas nozīmē, ka ZL ir bezgalīgs un termini Zo pazudīs Eq.1, atstājot Γ = 1 (100% atstarojums) un ρ = 1. Netiek nodota jauda, ​​un VSWR būs bezgalīgs.
Kad vērtība ir “1”.	Nozīmē, ka notiek 100% atstarošanās, un slodze netiek nodota. Atstarotais vilnis ir fāzē ar krītošo vilni.	Ar īssavienojumu	Iedomājieties, ka kabeļa galā ir īssavienojums. Tas nozīmē, ka ZL ir 0, un Eq.1 aprēķinās Γ = -1 un ρ = 1. Netiek nodota jauda, ​​un VSWR ir bezgalīgs.
Kad vērtība ir “0”.	Nozīmē, ka nenotiek pārdomas, un visa jauda tiek nodota slodzei. (IDEĀLS)	Ar pareizi saskaņotu antenu.	Kad ir savienota pareizi saskaņota antena, visa enerģija tiek pārnesta uz antenu un tiek pārveidota par starojumu. ZL ir 50 omi, un Eq.1 aprēķinās calculate kā nulli. Tādējādi VSWR būs tieši 1.
N / A	N / A	Ar nepareizi saskaņotu antenu.	Kad ir pievienota nepareizi saskaņota antena, pretestība vairs nebūs 50 omi un rodas pretestības neatbilstība, un daļa enerģijas tiek atspoguļota atpakaļ. Atstarotās enerģijas daudzums ir atkarīgs no neatbilstības līmeņa, tāpēc VSWR būs vērtība virs 1.
Izmantojot nepareizas raksturīgās pretestības kabeli Kabelim / pārvades līnijai, ko izmanto antenas pievienošanai raidītājam, jābūt pareizai Zo raksturīgajai pretestībai.  Parasti koaksiālie kabeļi ir 50 omi (75 omi televizoriem un satelītiem), un to vērtības tiks drukātas uz pašiem kabeļiem.  Atstarotās enerģijas daudzums ir atkarīgs no neatbilstības līmeņa, tāpēc VSWR būs vērtība virs 1.

Pārskats:

Kas ir stāvoši viļņi? Pārvades līnijas galā ir pievienota slodze, un signāls plūst gar to un nonāk slodzē. Ja slodzes pretestība nesakrīt ar pārvades līnijas pretestību, tad daļa no kustīgā viļņa tiek atspoguļota atpakaļ uz avotu.

Kad notiek pārdomas, šie pārvietojas atpakaļ pa pārvades līniju un apvienojas ar krītošajiem viļņiem, veidojot stāvošus viļņus. Ir svarīgi atzīmēt, ka iegūtais vilnis parādās nekustīgi un neizplatās kā parasts vilnis un nepārnes enerģiju kravas virzienā. Vilnim ir maksimālās un minimālās amplitūdas laukumi, kurus attiecīgi sauc par pretmezgliem un mezgliem.

Pieslēdzot antenu, ja tiek iegūts VSWR 1.5, enerģijas efektivitāte ir 96%. Ja tiek ražots VSWR 3.0, tad enerģijas efektivitāte ir 75%. Faktiskā lietošanā nav ieteicams pārsniegt VSWR 3.

▲BACK▲

5. Kā izmērīt stāvošo viļņu attiecību - Vikipēdijas skaidrojums
Stāvo viļņu attiecības mērīšanai var izmantot daudzas dažādas metodes. Intuitīvākajā metodē tiek izmantota rieva, kas ir pārvades līnijas daļa ar atvērtu slotu, kas ļauj zondei noteikt faktisko spriegumu dažādos līnijas punktos. 

Tādējādi maksimālās un minimālās vērtības var tieši salīdzināt. Šo metodi izmanto VHF un augstākās frekvencēs. Zemākās frekvencēs šādas līnijas ir nepraktiski garas. Virziena savienotājus var izmantot HF, izmantojot mikroviļņu frekvences. 

Daži no tiem ir ceturtdaļvilnis vai ilgāks, kas ierobežo to izmantošanu augstākās frekvencēs. Citi virziena savienotāju veidi strāvu un spriegumu ņem vienā pārraides ceļa punktā un matemātiski apvieno tā, lai attēlotu vienā virzienā plūstošo jaudu.

Amatieru darbībā izmantotais SWR / jaudas skaitītāja parastais tips var saturēt divvirzienu savienotāju. Citi veidi izmanto vienu savienotāju, kuru var pagriezt par 180 grādiem, lai ņemtu paraugu jaudai, kas plūst abos virzienos. Šāda veida vienvirziena savienotāji ir pieejami daudziem frekvenču diapazoniem un jaudas līmeņiem, kā arī ar atbilstošām izmantotā analogā skaitītāja savienojuma vērtībām.

Virziena vatmetrs, izmantojot pagriežamu virziena sakabes elementu

SWR aprēķināšanai var izmantot uz priekšu un atstaroto jaudu, ko mēra virziena savienotāji. Aprēķinus var veikt matemātiski analogā vai digitālā formā vai izmantojot skaitītājā iebūvētās grafiskās metodes kā papildu skalu vai nolasot no krustojuma punkta starp divām tā paša skaitītāja adatām.

Iepriekš minētos mērinstrumentus var izmantot "vienā līnijā", tas ir, visa raidītāja jauda var iziet cauri mērīšanas ierīcei, lai nodrošinātu nepārtrauktu SWR uzraudzību. Citi instrumenti, piemēram, tīkla analizatori, mazjaudas virziena savienotāji un antenu tilti, mērīšanai izmanto mazu jaudu, un tie jāpievieno raidītāja vietā. Tilta ķēdes var izmantot, lai tieši izmērītu slodzes pretestības reālās un iedomātās daļas un izmantotu šīs vērtības, lai iegūtu SWR. Šīs metodes var sniegt vairāk informācijas nekā tikai SWR vai priekšu un atstarotu jaudu [11]. Autonomie antenu analizatori izmanto dažādas mērīšanas metodes un var attēlot SWR un citus parametrus, kas attēloti pret frekvenci. Izmantojot virziena savienotājus un tiltu kombinācijā, ir iespējams izgatavot līnijas instrumentu, kas nolasa tieši sarežģītu pretestību vai SWR. [12] Ir pieejami arī atsevišķi antenu analizatori, kas mēra vairākus parametrus.

▲BACK▲

6. Bieži uzdodiet jautājumus

1) Kas izraisa augstu VSWR?

Ja VSWR ir pārāk augsts, jaudas pastiprinātājā potenciāli var būt pārāk daudz enerģijas, kas var sabojāt iekšējo shēmu. Ideālā sistēmā VSWR būtu 1: 1. Augsta VSWR novērtējuma cēloņi var būt nepareizas slodzes izmantošana vai kaut kas nezināms, piemēram, bojāta pārvades līnija.

2) Kā jūs samazināt VSWR?

Viena no metodēm, kā samazināt atstaroto signālu no jebkuras ierīces ieejas vai izejas, ir vājinātāja novietošana pirms vai pēc ierīces. Vājinātājs samazina atstaroto signālu divas reizes virs vājināšanās vērtības, bet pārraidītais signāls saņem nominālo vājināšanās vērtību. (Padomi: Lai uzsvērtu, cik svarīgi VSWR un RL ir jūsu tīklam, apsveriet veiktspējas samazinājumu no VSWR no 1.3: 1 līdz 1.5: 1 - tas ir atgriešanās zuduma izmaiņas no 16 dB līdz 13 dB).

3) Vai S11 atgriešanās zaudējumi?

Praksē visbiežāk citētais parametrs attiecībā uz antenām ir S11. S11 parāda, cik liela jauda tiek atstarota no antenas, un tāpēc to sauc par atstarošanas koeficientu (dažreiz uzrakstītu kā gamma: vai atgriešanās zudumu. ... Šī pieņemtā jauda tiek izstarota vai absorbēta kā zudumi antenā.

4) Kāpēc tiek mērīts VSWR?

VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) ir mērījums tam, cik efektīvi radiofrekvenču jauda tiek pārsūtīta no strāvas avota caur pārvades līniju slodzē (piemēram, no jaudas pastiprinātāja caur pārvades līniju uz antenu). . Ideālā sistēmā tiek pārraidīti 100% enerģijas.

5) Kā es varu salabot augstu VSWR?

Ja jūsu antena ir uzstādīta zemāk uz transportlīdzekļa, piemēram, uz bufera vai aiz pikapa kabīnes, signāls var atgriezties pie antenas, izraisot augstu SWR. Lai to atvieglotu, turiet vismaz 12 augšējās antenas collas virs jumta līnijas un novietojiet antenu pēc iespējas augstāk uz transportlīdzekļa.

6) Kas ir labs VSWR lasījums?
Labākais iespējamais rādījums ir 1.01: 1 (46dB atgriešanās zudums), taču parasti ir pieņemams rādījums zem 1.5: 1. Ārpus perfektās pasaules 1.2: 1 (zaudējumi no 20.8 dB atgriešanās) ir lielākajā daļā gadījumu. Lai nodrošinātu precīzu rādījumu, skaitītāju vislabāk ir savienot ar antenas pamatni.

7) Vai 1.5 SWR ir labs?
Jā, tā ir! Ideāls diapazons ir SWR 1.0-1.5. Ja diapazons ir SWR 1.5 - 1.9, ir ko uzlabot, taču SWR šajā diapazonā joprojām būtu jānodrošina atbilstoša veiktspēja. Dažreiz instalāciju vai transportlīdzekļu mainīgo dēļ nav iespējams panākt, lai SWR būtu zemāks par šo.

8) Kā es varu pārbaudīt savu SWR bez skaitītāja?
Lai noskaņotu CB radio bez SWR mērītāja, veiciet tālāk norādītās darbības.
1) Atrodiet apgabalu ar ierobežotiem traucējumiem.
2) Pārliecinieties, vai jums ir papildu radio.
3) Noregulējiet abus radio uz to pašu kanālu.
4) Runājiet vienā radio un klausieties caur otru.
5) Pārvietojiet vienu radio prom un atzīmējiet, kad skaņa ir skaidra.
6) Pielāgojiet antenu pēc nepieciešamības.

9) Vai visas CB antenas ir jāpielāgo?
Kaut arī CB sistēmas darbībai antenas noregulēšana nav nepieciešama, antenu vienmēr vajadzētu noregulēt vairāku iemeslu dēļ: Uzlabota veiktspēja - Pareizi noregulēta antena VIENMĒR darbosies efektīvāk nekā nenoskaņota antena.

10) Kāpēc mans SWR iet uz augšu, kad es runāju?

Viens no izplatītākajiem SWR rādījumu cēloņiem ir nepareizs SWR skaitītāja pievienošana radio un antenai. Nepareizi piestiprinot, tiks rādīts, ka rādījumi ir ārkārtīgi augsti, pat ja viss ir uzstādīts perfekti. Lūdzu, skatiet šo rakstu, lai pārliecinātos, ka jūsu SWR skaitītājs ir pareizi uzstādīts.

7. Labākais bezmaksas tiešsaistē VSWR kalkulators 2021. gadā

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▲

Koplietošana ir rūpes!

Atstāj ziņu 

Message saraksts