FMUSERin täydellinen opas VSWR:ään [Päivitetty 2022]

Antenniteoriassa VSWR on lyhenne sanoista jännite seisova aaltosuhde. 

VSWR on seisovan aallon tason mittaus syöttölinjalla, se tunnetaan myös nimellä seisova aaltosuhde (SWR). 

Tiedämme, että seisova aalto, joka selittää seisovan aallon suhteen, on niin tärkeä tekijä, joka on otettava huomioon insinööreille tehdessään antennien teknistä tutkimusta.

Vaikka seisovat aallot ja VSWR ovat erittäin tärkeitä, VSWR-teoria ja laskelmat voivat usein peittää näkemyksen siitä, mitä todella tapahtuu. Onneksi aiheesta on mahdollista saada hyvä näkemys ilman, että mennään liian syvälle VSWR-teoriaan.

Mutta mitä VSWR itse asiassa on ja mitä se tarkoittaa lähetyksille? Tämä blogi on täydellisin opas VSWR:stä, mukaan lukien mikä se on, miten se toimii ja kaikki mitä sinun tarvitsee tietää VSWR:stä. 

Jatketaan tutkimista!

Jakaminen on välittämistä!

1. Mikä on VSWR? Jännitteen seisova aaltosuhteen perusteet

1) Tietoja VSWR:stä 

-VSWR-määritelmä

Mikä on VSWR? Yksinkertaisesti sanottuna VSWR määritellään lähetetyn ja heijastuneen jännitteen seisovien aaltojen väliseksi suhteeksi radiotaajuus (RF) sähköinen siirtojärjestelmä. 

- Lyhenne sanoista VSWR

VSWR on lyhennetty sanasta jännitteen seisova aaltosuhde, se äännetään joskus nimellä "viswar".

-Kuinka VSWR Works

VSWR:tä pidetään mittana siitä, kuinka tehokkaasti RF-teho lähetetään - virtalähteestäd sitten menee siirtojohdon kautta ja lopulta menee kuormaan.

-VSWR Broadcastingissa

VSWR is käytetään tehokkuusmittarina kaikkeen, joka välittää radiotaajuutta, mukaan lukien siirtolinjat, sähkökaapelit ja jopa signaalin ilmassa. Yleinen esimerkki on tehovahvistin, joka on kytketty antenniin siirtojohdon kautta. Tästä syystä voit myös pitää VSWR:ää häviöttömän linjan suurimman ja minimijännitteen suhteena.

2) Mitkä ovat tärkeimmät FVSWR:n ehdot?

VSWR:ää käytetään laajalti erilaisissa sovelluksissa, kuten mm antenni, Telecom, mikroaaltouuni, radiotaajuus (RF), Jne 

Tässä on joitain pääsovelluksia selityksineen:

VSWR: n sovellukset	VSWR: n päätoiminnot
Lähettävä antenni	Jännitteen pysyvän aallon suhde (VSWR) on osoitus epäsuhtaisuudesta antenna ja siihen liitettävä syöttöjohto. Tämä tunnetaan myös nimellä SWR (Standing Wave Ratio). VSWR: n arvoalue on 1 - ∞. Alle 2: n VSWR-arvoa pidetään sopivana useimmille antennisovelluksille. Antenni voidaan kuvata olevan "Hyvä ottelu". Joten kun joku sanoo, että antenni on huonosti sovitettu, se tarkoittaa usein, että VSWR-arvo ylittää 2 kiinnostavan taajuuden suhteen.
Tietoliikenne	Televiestinnässä seisovan aallon suhde (SWR) on osittaisen seisovan aallon amplitudin suhde antinodissa (maksimi) ja vierekkäisen solmun amplitudin suhde (vähintään) sähköisessä siirtojohdossa.
Mikroaaltouuni	Mikroaaltojen voimajohtoihin ja piireihin liittyvät yleiset suorituskykymittarit ovat VSWR, heijastuskerroin ja palatan menetys, sekä lähetyskerroin ja välityshäviö. Nämä kaikki voidaan ilmaista käyttämällä sirontaparametreja, joita kutsutaan yleisemmin S-parametreiksi.
RF	Jännitteen seisovan aallon suhde (VSWR) määritellään lähetettyjen ja heijastuneiden jännitteiden seisovien aaltojen suhteena radiotaajuisessa (RF) sähköisessä lähetyksessä syson. Se on mitta, kuinka tehokkaasti radiotaajuusenergiaa siirretään virtalähteestä siirtojohdon kautta ja kuormitukseen

3) Opi ilmaisemaan VSWR teknikko Jimmyltä

Tässä on yksinkertaistettu perustietoluettelo RF-teknikkomme Jimmyltä. Let's lansaita enemmän noin VSWR seuraavasti sisältö: 

- VSWR:n ilmaiseminen jännitteen avulla

Määritelmän mukaan VSWR on korkeimman jännitteen (seisovan aallon maksimiamplitudin) suhde alimpaan jännitteeseen (seisovan aallon pienin amplitudi) missä tahansa lähteen ja kuorman välillä.

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

V (max) = seisovan aallon suurin amplitudi
V (min) = seisovan aallon minimiamplitudi

- VSWR:n ilmaiseminen impedanssilla

Määritelmän mukaan VSWR on kuormitusimpedanssin ja lähdeimpedanssin suhde.

VSWR = ZL / Zo

ZL = kuorman impedanssi
Zo = lähteen impedanssi

Mikä on VSWR: n ihanteellinen arvo?
Ihanteellisen VSWR: n arvo on 1: 1 tai ilmaistaan ​​pian 1. Tällöin kuormasta lähteeseen heijastunut teho on nolla.

- VSWR:n ilmaiseminen heijastuksen ja eteenpäinvoiman avulla

Määritelmän mukaan VSWR on yhtä suuri kuin

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

jossa:

Pr = heijastettu teho
Pf = eteenpäin virta

3) Miksi minun pitäisi välittää VSWR:stä? Miksi sillä on väliä?

VSWR:n määritelmä tarjoaa perustan kaikille VSWR-laskelmille ja -kaavoille. 

Yhdistetyssä linjassa impedanssin epäsuhta voi aiheuttaa heijastuksen, joka on juuri sitä miltä se kuulostaa – aalto pomppii takaisin ja menee väärään suuntaan. 

Pääsyy: Kaikki energia heijastuu (esimerkiksi avoimella tai oikosulkulla) linjan päässä, sitten mikään ei imeydy, mikä tuottaa täydellisen "seisovan aallon" linjaan. 

Vastakkaisten aaltojen tulos on seisova aalto. Tämä vähentää tehoa, jonka antenni vastaanottaa ja jota voidaan käyttää lähetykseen. Se voi jopa polttaa lähettimen. 

VSWR-arvo esittää kuormasta lähteeseen heijastuneen tehon. Sitä käytetään usein kuvaamaan, kuinka paljon virtaa menetetään lähteestä (yleensä korkeataajuusvahvistimesta) siirtolinjan (yleensä koaksiaalikaapelin) kautta kuormaan (yleensä antenni).

Tämä on huono tilanne: Lähettimesi palaa liian korkean energian takia.

Itse asiassa, kun säteilytettävä teho tulee takaisin lähettimeen täydellä teholla, se yleensä polttaa siellä olevan elektroniikan.

On vaikea ymmärtää? Tässä on esimerkki, joka voi auttaa sinua:

Meren aaltojuna, joka kulkee kohti rantaa, kuljettaa energiaa kohti rantaa. Jos se juoksee loivasti kaltevalle rannalle, kaikki energia imeytyy, eikä aallot kulje takaisin rannikolle. 

Jos kaltevan rannan sijaan on pystysuora aallokko, sisääntuleva aaltoketju heijastuu kokonaan, jolloin energiaa ei imeydy seinään. 

Saapuvien ja lähtevien aaltojen välinen häiriö tuottaa tässä tapauksessa "seisovan aallon", joka ei näytä olevan lainkaan kulkemassa; huiput pysyvät samoissa paikkakunnissa ja menevät vain ylös ja alas.

Sama ilmiö tapahtuu radio- tai tutkasiirtolinjalla. 

Tässä tapauksessa haluamme linjan aallot (sekä jännite että virta) kulkevan yhteen suuntaan ja laskevan energiansa haluttuun kuormaan, joka tässä tapauksessa voi olla antenni, jossa se on säteilevä. 

Jos kaikki energia heijastuu (esimerkiksi avoimen tai oikosulun kautta) linjan päähän, mikään ei imeydy, mikä tuottaa täydellisen "seisovan aallon" linjalle. 

Ei vaadi avointa tai oikosulkua aiheuttaakseen heijastuneen aallon. Riittää, että linjan ja kuorman välinen impedanssi ei täsmää. 

Jos heijastunut aalto ei ole yhtä voimakas kuin eteenpäin suuntautuva aalto, havaitaan jokin "seisovan aallon" kuvio, mutta nollapisteet eivät ole niin syviä eivätkä huiput yhtä korkeat kuin täydellisen heijastuksen (tai täydellisen epäsopivuuden) kannalta.

2. Mikä on SWR?

1) SWR Määritelmä

Wikipedian mukaan seisovien aaltojen suhde (SWR) määritellään seuraavasti:

'' Mitta impedanssista, joka vertaa kuormia radiotekniikan ja televiestinnän voimajohdon tai aaltojohtimen ominaisimpedanssiin. SWR on siis lähetettyjen ja heijastuneiden aaltojen suhde tai seisonta-aallon amplitudin suhde maksimissaan amplitudiin minimissä. SWR määritellään yleensä jännitesuhteeksi, jota kutsutaan VSWR: ksi.

Korkea SWR tarkoittaa siirtolinjan huonoa tehokkuutta ja heijastuvaa energiaa, mikä voi vahingoittaa lähetintä ja heikentää lähettimen tehokkuutta. 

Koska SWR viittaa yleisesti jännitesuhteeseen, se tunnetaan yleensä jännite seisova aaltosuhteena (VSWR).

2) Kuinka VSWR vaikuttaa lähetinjärjestelmän suorituskykyyn? 

On olemassa useita tapoja, joilla VSWR vaikuttaa lähetinjärjestelmän tai minkä tahansa järjestelmän, joka voi käyttää RF- ja sovitettuja impedansseja, suorituskykyyn.

Vaikka termiä VSWR käytetään normaalisti, sekä jännite että virta pysyvät aallot voivat aiheuttaa ongelmia. Joitakin vaikutuksista on yksityiskohtaisesti alla:

- Lähettimen tehovahvistimet voivat vaurioitua

Syöttölaitteessa havaitut korkeammat jännitetasot ja virrat seisovien aaltojen seurauksena voivat vahingoittaa lähettimen lähtötransistoreita. Puolijohdelaitteet ovat erittäin luotettavia, jos niitä käytetään määritellyissä rajoissa, mutta syöttölaitteen jännite ja virran seisovaallot voivat aiheuttaa katastrofaalisia vaurioita, jos ne aiheuttavat laitteen toimimisen rajojensa ulkopuolella.

-PA-suojaus vähentää lähtötehoa

Koska erittäin korkeat SWR-tasot aiheuttavat vahinkoa vahvistimelle, monissa lähettimissä on suojapiiri, joka vähentää lähettimen tuottoa SWR: n noustessa. Tämä tarkoittaa, että syöttölaitteen ja antennin välinen huono sovittaminen johtaa korkeaan SWR-arvoon, mikä johtaa lähtön pienenemiseen ja siten lähetetyn tehon merkittävään menetykseen.

- Korkeat jännite- ja virtatasot voivat vaurioittaa syöttölaitetta

On mahdollista, että korkean seisovan aalto-suhteen aiheuttamat korkeat jännite- ja virustasot voivat vaurioittaa syöttölaitetta. Vaikka useimmissa tapauksissa syöttölaitteita käytetään hyvin rajoissaan ja jännitteen ja virran kaksinkertaistamisen pitäisi voida mukauttaa, on joissain tapauksissa vahinkoja. Nykyiset maksimit voivat aiheuttaa liiallista paikallista lämmitystä, joka voi vääristää tai sulattaa käytettyä muovia, ja suurten jännitteiden on tiedetty aiheuttavan valokaari joissakin olosuhteissa.

- Heijastuksista johtuvat viiveet voivat aiheuttaa vääristymiä:   

Kun signaali heijastuu epäsovituksen vuoksi, se heijastuu takaisin lähdettä kohti ja voi sitten heijastua takaisin antennia kohti. 

Viive on sama kuin kaksinkertainen signaalin lähetysaika syöttöä pitkin. 

Jos dataa siirretään, tämä voi aiheuttaa symbolien välisiä häiriöitä, ja toisessa esimerkissä, jossa lähetettiin analogista televisiota, nähtiin "haamukuva".

Mielenkiintoista on, että huonon VSWR:n aiheuttama signaalitason menetys ei ole läheskään niin suuri kuin jotkut saattavat kuvitella. 

Mikä tahansa kuorman heijastama signaali heijastuu takaisin lähettimeen ja koska sovitus lähettimessä voi mahdollistaa signaalin heijastumisen takaisin antenniin, aiheutuvat häviöt ovat pohjimmiltaan syöttölaitteen aiheuttamia. 

Antennitehokkuudessa on mitattava muita tärkeitä bittejä: heijastuskerroin, epäsovitushäviö ja paluuhäviö muutamia mainitakseni. VSWR ei ole antenniteorian loppu, mutta se on tärkeä.

3) VSWR vs SWR vs PSWR vs ISWR

Termejä VSWR ja SWR nähdään usein kirjallisuudessa RF-järjestelmien seisovista aalloista, ja monet kysyvät eroa.

-VSWR

VSWR tai jännitteen seisova aaltosuhde koskee erityisesti seisovia jännitteitä, jotka on asetettu syöttö- tai siirtolinjaan. 

Koska jännitteen seisovia aaltoja on helpompi havaita ja monissa tapauksissa jännitteet ovat tärkeämpiä laitevikojen kannalta, termiä VSWR käytetään usein, erityisesti RF-suunnittelualueilla.

-SWR

SWR tulee sanoista seisova aaltosuhde. Voit nähdä sen matemaattisena ilmaisuna sähkömagneettisen kentän (EM-kentän) epätasaisuudesta siirtojohdossa, kuten koaksiaalikaapelissa. 

Yleensä SWR määritellään suurimman radiotaajuisen (RF) jännitteen suhteeksi linjan pienimpään RF-jännitteeseen. Seisovaaaltosuhteella (SWR) on kolme ominaisuutta:

Teräsköysillä on seuraavat ominaisuudet:

● Se kuvaa jännitteen ja virran seisovat aallot, jotka näkyvät linjalla. 

● Se on yleinen kuvaus sekä nykyisille että jännitteille seisoville aalloille. 

● Se käytetään usein mittareiden kanssa, joita käytetään seisovien aaltojen suhteen havaitsemiseen. 

VAROITUS: Sekä virta että jännite nousevat ja laskevat samalla osuudella tietyllä epäsuhta.

Korkea SWR osoittaa heikon siirtolinjan hyötysuhteen ja heijastuneen energian, mikä voi vahingoittaa lähetintä ja vähentää lähettimen tehokkuutta. Koska SWR viittaa yleisesti jännitesuhteeseen, se tunnetaan yleensä jännitteen pysyvän aallon suhteena (VSWR).

● PSWR (tehon pysyvä aaltosuhde):

Termi tehon pysyvä aallon suhde, joka nähdään myös joskus, määritellään vain VSWR: n neliöksi. Tämä on kuitenkin täydellinen harhaluulo, koska eteenpäin suuntautuva ja heijastunut teho ovat vakioita (olettaen, ettei syöttöhäviöitä ole) ja teho ei nouse ja laske samalla tavalla kuin jännitteen ja virran seisovat aaltomuodot, jotka ovat sekä eteenpäin että heijastuvien elementtien summa.

● ISWR (nykyinen seisova aaltosuhde):

SWR voidaan määritellä myös suurimman radiotaajuuden nykyisen virran ja radan pienimmän radiotaajuuden virran (nykyisen pysyvän aallon suhde tai ISWR) suhde. Useimmissa käytännön tarkoituksissa ISWR on sama kuin VSWR.

Joidenkin ihmisten käsitys SWR: stä ja VSWR: stä niiden perusmuodossa on, että täydellinen 1: 1. SWR tarkoittaa, että kaikki linjalle käyttämäsi virta työnnetään ulos antennista. Jos SWR ei ole 1: 1, annat enemmän virtaa kuin mitä tarvitset, ja osa tästä voimasta heijastuu sitten takaisin linjaa kohti lähetintäsi kohti ja aiheuttaa sitten törmäyksen, joka ei aiheuta signaalin olevan niin puhdas ja asia selvä.

Mutta mikä on ero VSWR: n ja SWR: n välillä? SWR (seisovan aallon suhde) on käsite, eli seisovan aallon suhde. VSWR on itse asiassa miten teet mittauksen mittaamalla jännitteet SWR: n määrittämiseksi. Voit mitata myös kaapeleita mittaamalla virrat tai jopa tehon (ISWR ja PSWR). Mutta useimmissa tarkoituksissa, kun joku sanoo SWR, he tarkoittavat VSWR: ää, yhteisessä keskustelussa ne ovat vaihdettavissa.

Näytät käsittävän ajatuksen siitä, että se liittyy antennille menevän tehon ja takaisin heijastuvan määrän väliseen suhteeseen ja että (useimmissa tapauksissa) virta työnnetään antenniin. Lausunnot "annat enemmän voimaa kuin mitä tarvitset" ja "aiheuttaa sitten törmäyksen, joka ei aiheuttaisi signaalin olevan niin puhdas" ovat virheellisiä

VSWR vs. heijastunut teho

Suuremman SWR: n tapauksessa osa tai suuri osa tehosta heijastuu yksinkertaisesti takaisin lähettimeen. Sillä ei ole mitään tekemistä puhtaan signaalin kanssa, ja kaikella on tekemistä lähettimen suojaamisesta palamiselta ja SWR: ltä riippumatta pumpattavan virran määrästä. Se tarkoittaa yksinkertaisesti sitä, että taajuudella antennijärjestelmä ei ole niin tehokas kuin säteilijä. Tietenkin, jos yrität lähettää taajuudella, haluat, että antennissasi on mahdollisimman alhainen SWR (yleensä kaikki alle 2: 1 ei ole niin huono alemmilla taajuuksilla ja 1.5: 1 on hyvä korkeammilla kaistoilla) , mutta monet monikaista-antennit saattavat olla 10: 1 joillakin taajuusalueilla ja saatat huomata, että pystyt toimimaan hyväksyttävästi.

4) VSWR ja järjestelmän tehokkuus
Ihanteellisessa järjestelmässä 100% energiasta siirtyy tehovaiheista kuormitukseen. Tämä edellyttää tarkkaa vastaavuutta lähdeimpedanssin (voimajohdon ja kaikkien sen liittimien ominaisimpedanssin) ja kuormitusimpedanssin välillä. Signaalin vaihtojännite on sama päästä päähän, koska se kulkee läpi ilman häiriöitä.

VSWR vs. heijastettu teho%

Todellisessa järjestelmässä yhteensopimattomat impedanssit aiheuttavat osan voimasta heijastuvan takaisin lähdettä kohti (kuten kaiku). Nämä heijastukset aiheuttavat rakentavia ja tuhoavia häiriöitä, jotka johtavat jännitteen huippuihin ja laaksoihin, jotka vaihtelevat ajan ja etäisyyden mukaan siirtojohtoa pitkin. VSWR kvantifioi nämä jännitevaihtelut, joten toinen yleisesti käytetty määritelmä jännitteen seisovalle aaltosuhteelle on, että se on korkeimman jännitteen ja pienimmän jännitteen suhde missä tahansa siirtolinjan kohdassa.

Ihanteellisessa järjestelmässä jännite ei vaihtele. Siksi sen VSWR on 1.0 (tai tavallisemmin ilmaistuna suhteena 1: 1). Kun heijastuksia tapahtuu, jännitteet vaihtelevat ja VSWR on suurempi, esimerkiksi 1.2 (tai 1.2: 1). Lisääntynyt VSWR korreloi alentuneen siirtojohdon (ja siten lähettimen yleisen) tehokkuuden kanssa.

Siirtolinjojen hyötysuhde kasvaa:
1. Kasvava jännite ja tehokerroin
2. Kasvava jännite ja pienenevä tehokerroin
3. Jännitteen ja tehokertoimen pieneneminen
4. Vähenevä jännite ja kasvava tehokerroin

On neljä suuruutta, jotka kuvaavat tehon siirtämistä linjalta kuormalle tai antennille: VSWR, heijastuskerroin, epäsuhtahäviö ja paluuhäviö. 

Toistaiseksi saadaksemme tunteen heidän merkityksestään näytämme ne graafisesti seuraavassa kuvassa. Kolme ehtoa: 

● Vastaavaan kuormaan liitetyt linjat;
● Linjat, jotka on kytketty lyhyeen monopoliantenniin, jota ei ole sovitettu (antennin impedanssi on 20 - j80 ohmia verrattuna siirtojohdon impedanssiin 50 ohmia);
● Linja on auki päässä, johon antenni olisi pitänyt liittää.

Vihreä käyrä - Seisova aalto 50 ohmin viivalla ja sovitettu 50 ohmin kuorma lopussa

Sen parametrit ja numeerinen arvo seuraavasti:

parametrit	Numeerinen arvo
Kuormitusimpedanssi	50 ohmia
Heijastuskerroin	0
VSWR	1
Epäonnistuminen	0 dB
Paluu tappio	- ∞ dB
Huomaa: [Tämä on täydellinen; ei seisovaa aaltoa; kaikki virta menee antenniin / kuormaan]

Sininen käyrä - Seisova aalto 50 ohmin linjalla lyhyessä monopoliantennissa

Sen parametrit ja numeerinen arvo seuraavasti:

parametrit	Numeerinen arvo
Kuormitusimpedanssi	20 - j80 ohmia
Heijastuskerroin	0.3805 - j0.7080
Heijastuskertoimen absoluuttinen arvo	0.8038
VSWR	9.2
Epäonnistuminen	- 4.5 dB
Paluu tappio	-1.9 dB
Huomaa: [Tämä ei ole liian hyvä; teho kuormaan tai antenniin on vähentynyt –4.5 dB käytettävissä olevasta alaspäin kulkevasta linjasta]

Punainen käyrä - Pysyvä aalto linjalla avoimen piirin vasemmassa päässä (antenniliittimet)

Sen parametrit ja numeerinen arvo seuraavasti:

parametrit	Numeerinen arvo
Kuormitusimpedanssi	∞
Heijastuskerroin	1
VSWR	∞
Epäonnistuminen	- 0 dB
Paluu tappio	0 dB
Huomaa: [Tämä on erittäin huono: virtaa ei siirretä linjan pään yli]

▲TAKAISIN▲

3. Teräsvaijereiden tärkeät parametriindikaattorit

1) Kuljetuslinjat ja teräsvaijerit

Kaikkia johtimia, jotka kuljettavat vaihtovirtaa, voidaan kohdella siirtojohtona, kuten niitä ylijättäjiä, jotka jakavat vaihtovirtalähteen tehoa maiseman yli. Kaikkien erilaisten siirtolinjojen sisällyttäminen jäisi huomattavasti tämän artikkelin ulkopuolelle, joten rajoitamme keskustelun taajuuksiin, jotka ovat noin 1 MHz - 1 GHz, ja kahteen yleiseen linjatyyppiin: koaksiaaliseen (tai "koaksiaaliseen"). ja rinnakkaisjohdin (alias, avoin johto, ikkunalinja, tikapuulinja tai kaksoisjohto, kuten kutsumme), kuten kuvassa 1 on esitetty.

Selitys: Koaksiaalikaapeli (A) koostuu kiinteästä tai säikeisestä keskijohtimesta, jota ympäröi eristävä muovi- tai ilmadielektrinen elementti, ja putkimaisesta suojasta, joka on joko kiinteää tai kudottua lankapunosta. Suojusta ympäröi muovitakki johtimien suojaamiseksi. Kaksoisjohto (B) koostuu parista rinnakkaisia ​​kiinteitä tai säikeisiä lankoja. Johdot pidetään paikoillaan joko valetulla muovilla (ikkuna, kaksoisjohto) tai keraamisilla tai muovieristeillä (tikkaat).

Virta kulkee johtimien pintaa pitkin (katso sivupalkki kohdasta "Ihovaikutus") vastakkaisiin suuntiin. Yllättäen linjaa pitkin virtaava radiotaajuusenergia ei oikeastaan ​​virtaa johtimissa missä virta on. Se kulkee sähkömagneettisena aaltona johtimien välisessä ja ympärillä olevassa tilassa. 

Kuva 1 osoittaa, missä kenttä sijaitsee sekä koaksiassa että kaksoisjohdossa. Koaksiaalia varten kenttä on kokonaan keskijohtimen ja suojan välisessä dielektrissä. Kaksoisjohdossa kenttä on kuitenkin vahvin johtimien ympärillä ja välillä, mutta ilman ympäröivää suojusta osa kentästä ulottuu linjan ympärillä olevaan tilaan.

Siksi koaksiaali on niin suosittua - se ei salli sisällä olevien signaalien olla vuorovaikutuksessa linjan ulkopuolella olevien signaalien ja johtimien kanssa. Kaksoisjohto on sitä vastoin pidettävä hyvin kaukana (muutama viivanleveys riittää) muiden syöttölinjojen ja kaikenlaisen metallin pinnasta. Miksi käyttää kaksoisjohtoa? Sillä on yleensä pienemmät häviöt kuin koaksiaalilla, joten se on parempi valinta, kun signaalin menetys on tärkeä näkökohta.

Siirtojohdon opas aloittelijoille (Lähde: AT&T)

Mikä on ihovaikutus?

Noin 1 kHz: n yläpuolella vaihtovirrat virtaavat yhä ohuemmassa kerroksessa johtimien pintaa pitkin. Tämä on ihovaikutus. Se tapahtuu, koska pyörrevirrat johtimen sisällä luovat magneettikenttiä, jotka työntävät virtaa johtimen ulkopinnalle. Taajuudella 1 MHz kuparissa suurin osa virrasta on rajoitettu johtimen ulompaan 0.1 mm: iin, ja 1 GHz: n verran virta puristetaan vain muutaman um paksuuteen kerrokseen.

2) Heijastus- ja siirtokertoimet

Heijastuskerroin on osuussignaalin osa, joka heijastuu takaisin epäsuhtaisuudesta. Heijastuskerroin ilmaistaan ​​joko ρ tai Γ, mutta näitä symboleja voidaan käyttää myös kuvaamaan VSWR: ää. Se liittyy suoraan VSWR: ään

 | Γ | = (VSWR - 1) / (VSWR + 1) (A)

Kuva: Se on kuorman impedanssin takaisin heijastaman signaalin osa, ja se ilmaistaan ​​joskus prosentteina.

Täydellisen ottelun saavuttamiseksi kuormitus ei heijasta signaalia (eli se absorboituu kokonaan), joten heijastuskerroin on nolla. 

Avoimen tai oikosulun tapauksessa koko signaali heijastuu takaisin, joten heijastuskerroin on molemmissa tapauksissa 1. Huomaa, että tässä keskustelussa käsitellään vain heijastuskertoimen suuruutta.  

Γ: llä on myös siihen liittyvä vaihekulma, joka erottaa oikosulun ja avoimen piirin sekä kaikki niiden väliset tilat. 

Esimerkiksi heijastuminen avoimesta piiristä johtaa 0 asteen vaihekulmaan tulevan ja heijastuneen aallon välillä, mikä tarkoittaa, että heijastunut signaali lisää vaihetta tulevan signaalin kanssa avoimen piirin paikassa; eli seisovan aallon amplitudi on kaksinkertainen saapuvan aallon amplitudiin. 

Sitä vastoin oikosulku johtaa 180 asteen vaihekulmaan tulevan ja heijastuneen signaalin välillä, mikä tarkoittaa, että heijastunut signaali on vaiheessa vastakkainen tulevaan signaaliin, joten niiden amplitudit vähentävät, mikä johtaa nollaan. Tämä näkyy kuvioissa la ja b.

Jos heijastuskerroin on osuussignaalin osa, joka heijastuu takaisin impedanssin epäsuhdasta piirissä tai siirtolinjassa, lähetyskerroin on lähtöön tulevan signaalin murto-osa. 

Se on heijastuvan signaalin ja sisäisten piirien vuorovaikutusten funktio. Sillä on vastaava amplitudi ja vaihe.

3) Mikä on paluuhäviö ja lisäyshäviö?

Paluuhäviö on heijastuneen signaalin tehotason ja tulosignaalin tehotason suhde desibeleinä (dB), ts.

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

Kuva 2. Paluuhäviö ja lisäyshäviö häviöttömässä piirissä tai voimajohdossa.

Kuvassa 2 0 dBm: n signaali Pi syötetään siirtojohtoon. Heijastunut teho, Pr, näytetään muodossa -10 dBm ja paluuhäviö on 10 dB. Mitä korkeampi arvo, sitä parempi ottelu, toisin sanoen täydellisen ottelun kannalta, paluuhäviö on mieluiten ∞, mutta 35–45 dB: n palautushäviötä pidetään yleensä hyvänä otteluna. Vastaavasti avoimessa tai oikosulussa tuleva teho heijastuu takaisin. Paluuhäviö näissä tapauksissa on 0 dB.

Lisähäviö on lähetetyn signaalin tehotason ja tulosignaalin tehotason suhde desibeleinä (dB), ts.

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

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

Viitaten kuvioon 2, Pr -10 dBm tarkoittaa, että 10 prosenttia tulevasta tehosta heijastuu. Jos piiri tai voimajohto on häviötön, 90 prosenttia tulevasta tehosta lähetetään. Siksi lisäyshäviö on noin 0.5 dB, jolloin lähetetty teho on -0.5 dBm. Jos sisäisiä tappioita olisi, lisäyshäviö olisi suurempi.

4) Mikä on S-parametrit?

Kuva. Kahden portin mikroaaltopiirin S-parametriesitys.

S-parametreja käyttämällä piirin RF-suorituskyky voidaan täysin luonnehtia ilman tarvetta tietää sen sisäistä koostumusta. Näitä tarkoituksia varten piiriä kutsutaan yleisesti "mustaksi laatikoksi". Sisäiset komponentit voivat olla aktiivisia (ts. Vahvistimia) tai passiivisia. Ainoat ehdot ovat, että S-parametrit määritetään kaikille kiinnostaville taajuuksille ja olosuhteille (esim. Lämpötila, vahvistimen esijännitys) ja että piiri on lineaarinen (ts. Sen lähtö on suoraan verrannollinen tuloonsa). Kuva 3 on kuvaus yksinkertaisesta mikroaaltopiiristä, jossa on yksi tulo ja yksi lähtö (kutsutaan porteiksi). Jokaisessa portissa on tapahtumasignaali (a) ja heijastunut signaali (b). Tietämällä tämän piirin S-parametrit (eli S11, S21, S12, S22) voidaan määrittää sen vaikutus mihin tahansa järjestelmään, johon se on asennettu.

S-parametrit määritetään mittaamalla kontrolloiduissa olosuhteissa. Käyttämällä erityistä testilaitetta, jota kutsutaan verkkoanalysaattoriksi, signaali (a1) syötetään porttiin 1 portin 2 ollessa päätettynä järjestelmässä, jossa on ohjattu impedanssi (tyypillisesti 50 ohmia). Analysaattori mittaa ja tallentaa samanaikaisesti a1, b1 ja b2 (a2 = 0). Sitten prosessi käännetään päinvastaiseksi, ts. Kun signaali (a2) syötetään porttiin 2, analysaattori mittaa a2, b2 ja b1 (a1 = 0). Yksinkertaisimmassa muodossaan verkkoanalysaattori mittaa vain näiden signaalien amplitudit. Tätä kutsutaan skalaariverkkoanalysaattoriksi ja se riittää määrittelemään määrät, kuten VSWR, RL ja IL. Piirin täydelliseen karakterisointiin tarvitaan kuitenkin myös vaihe, joka vaatii vektoriverkkoanalysaattorin käyttöä. S-parametrit määritetään seuraavien suhteiden avulla:

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

S11 ja S22 ovat piirin tulo- ja lähtöportin heijastuskertoimet, vastaavasti; kun taas S21 ja S12 ovat piirin eteenpäin ja taaksepäin siirtokertoimet. RL liittyy heijastuskertoimiin suhteilla

RL-portti 1 (dB) = -20 log10 | S11 | ja RLPort 2 (dB) = -20 log10 | S22 | (E)

IL liittyy piirien siirtokertoimiin suhteilla

ILportista 1 porttiin 2 (dB) = -20 log10 | S21 | ja ILportista 2 porttiin 1 (dB) = -20 log10 | S12 | (F)

Tämä esitys voidaan laajentaa mikroaaltopiireihin, joissa on mielivaltainen määrä portteja. S-parametrien määrä nousee porttien lukumäärän neliöllä, joten matematiikka tulee entistä paremmin mukaan, mutta hallittavissa matriisialgebraa käyttämällä.

5) Mikä on impedanssin vastaavuus?

Impedanssi on sähköenergian kohtaama vastakohta, kun se siirtyy lähteestään.  

Kuorman ja lähteen impedanssin synkronointi poistaa vaikutuksen, joka johtaa maksimaaliseen tehonsiirtoon. 

Tätä kutsutaan suurimmaksi tehonsiirtolauseeksi: Suurin tehonsiirtolause on kriittinen radiotaajuisten lähetyskokoonpanojen kohdalla ja erityisesti RF-antennien kokoonpanossa.

Impedanssin sovitus on kriittinen RF-asetusten tehokkaalle toiminnalle, kun haluat siirtää jännitettä ja tehoa optimaalisesti. RF-suunnittelussa lähde- ja kuormitusimpedanssien sovittaminen maksimoi RF-tehon siirron. Antennit saavat maksimaalisen tai optimaalisen tehonsiirron, kun niiden impedanssi sovitetaan lähetyslähteen lähtöimpedanssiin.

50 ohmin impedanssi on standardi useimpien RF-järjestelmien ja komponenttien suunnittelussa. Koaksiaalikaapelin, joka tukee yhteyksiä useissa RF-sovelluksissa, tyypillinen impedanssi on 50 ohmia. 1920-luvulla tehdyssä radiotaajuustutkimuksessa havaittiin, että optimaalinen impedanssi RF-signaalien siirtämiselle olisi välillä 30 ja 60 ohmia jännitteen ja tehonsiirron mukaan. Suhteellisen standardoidun impedanssin ansiosta kaapelointi ja komponentit, kuten WiFi- tai Bluetooth-antennit, voidaan sovittaa yhteen, PCB ja vaimentimet. Useiden keskeisten antennityyppien impedanssi on 50 ohmia, mukaan lukien ZigBee GSM GPS ja LoRa

Heijastuskerroin - Lähde: Wikipedia

Impedanssin epäsuhta johtaa jännitteen ja virran heijastumiin, ja RF-asetuksissa tämä tarkoittaa, että signaaliteho heijastuu takaisin lähteeseensä, osuuden ollessa epäsuhtausasteen mukainen. Tätä voidaan luonnehtia käyttämällä jännitteen seisovaa aaltosuhdetta (VSWR), joka mittaa radiotaajuisen tehon siirron tehokkuutta lähteestään kuormaan, kuten antenniin.

Lähde- ja kuormitusimpedanssien, esimerkiksi 75 ohmin antennin ja 50 ohmin koaksiaalikaapeloinnin, ristiriita voidaan ratkaista käyttämällä erilaisia ​​impedanssin sovituslaitteita, kuten sarjavastuksia, muuntajia, pinta-asennettavia impedanssin sovituslevyjä tai antennivirittimiä.

Elektroniikassa impedanssin sovitus sisältää piirin tai elektronisen sovelluksen tai komponentin luomisen tai muuttamisen siten, että sähköisen kuorman impedanssi vastaa tehon tai käyttölähteen impedanssia. Piiri on suunniteltu tai suunnattu siten, että impedanssit näyttävät samoilta.

Kun tarkastellaan siirtojohtoja sisältäviä järjestelmiä, on välttämätöntä ymmärtää, että kaikilla lähteillä, siirtojohdoilla / syöttölaitteilla ja kuormilla on ominaisimpedanssi. 50Ω on erittäin yleinen standardi RF-sovelluksille, vaikka joissain järjestelmissä saattaa joskus nähdä muita impedansseja.

Jotta saavutettaisiin suurin mahdollinen tehonsiirto lähteestä siirtolinjaan tai siirtojohto kuormaan, olipa se sitten vastus, tulo toiseen järjestelmään tai antenni, impedanssitasojen on vastattava toisiaan.

Toisin sanoen 50Ω-järjestelmän lähde- tai signaaligeneraattorin lähteenimpedanssin on oltava 50Ω, siirtojohdon on oltava 50Ω ja samoin kuorman.

Ongelmia syntyy, kun virta siirretään siirtojohtoon tai syöttölaitteeseen ja se kulkee kohti kuormaa. Jos ei ole yhteensopivuutta, ts. Kuorman impedanssi ei vastaa siirtojohdon impedanssia, niin koko tehoa ei voida siirtää.

Koska virta ei voi kadota, sähköön, jota ei siirretä kuormaan, on mentävä jonnekin ja siellä se kulkee siirtojohtoa pitkin takaisin kohti lähdettä.

Kun tämä tapahtuu, syöttölaitteen eteenpäin suuntautuvien ja heijastuneiden aaltojen jännitteet ja virrat lisäävät tai vähentävät syöttölaitteen eri pisteitä vaiheiden mukaan. Tällä tavalla seisovat aallot asetetaan.

Tapa, jolla vaikutus tapahtuu, voidaan osoittaa köyden pituudella. Jos toinen pää jätetään vapaaksi ja toinen siirretään ylöspäin alaspäin, voidaan nähdä, että aallon liike liikkuu alas köyttä pitkin. Kuitenkin jos toinen pää on kiinteä, seisova aalto liikkuu, ja minimaalisen ja maksimaalisen tärinän kohdat voidaan nähdä.

Kun kuormitusvastus on pienempi kuin syöttölaitteen impedanssijännite ja virran voimakkuudet asetetaan. Tässä kokonaisvirta kuormituspisteessä on suurempi kuin täydellisesti sovitetun johdon, kun taas jännite on pienempi.

Syöttölaitteen virta- ja jännitearvot vaihtelevat syöttölaitetta pitkin. Pienillä heijastuneen tehon arvoilla aaltomuoto on melkein sinimuotoinen, mutta suuremmilla arvoilla se tulee enemmän kuin täyden aallon tasasuunniteltu siniaalto. Tämä aaltomuoto koostuu lähtövirran jännitteestä ja virrasta sekä jännitteestä ja heijastetun tehon virrasta.

Etäisyydellä neljäsosa aallonpituudesta kuormasta, yhdistetyt jännitteet saavuttavat maksimiarvon, kun taas virta on minimissä. Etäisyydellä puolet aallonpituudesta kuormasta jännite ja virta ovat samat kuin kuormassa.

Samanlainen tilanne tapahtuu, kun kuormitusvastus on suurempi kuin syöttöimpedanssi, mutta tällä kertaa kokonaisjännite kuormassa on korkeampi kuin täydellisesti sovitetun johdon arvo. Jännite saavuttaa minimin etäisyydellä neljänneksestä aallonpituudesta kuormasta ja virta on maksimissaan. Kuitenkin puolen aallonpituuden päässä kuormasta jännite ja virta ovat samat kuin kuormassa.

Sitten kun linjan loppuun on asetettu avoin piiri, syöttölaitteen seisova aaltokuvio on samanlainen kuin oikosulku, mutta jännite- ja virtakuviot ovat päinvastaiset.

▲TAKAISIN▲

6) Mikä on heijastunut energia?
Kun lähetetty aalto osuu rajaan, kuten häviöttömän siirtojohdon ja kuorman väliseen rajaan (katso alla oleva kuva 1.), osa energiasta siirtyy kuormalle ja osa heijastuu. Heijastuskerroin liittää tulevat ja heijastuvat aallot seuraavasti:

Γ = V- / V + (yhtälö 1)

Missä V- on heijastunut aalto ja V + on tuleva aalto. VSWR liittyy jännitteen heijastuskertoimen suuruuteen (Γ) seuraavalla tavalla:

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

VSWR voidaan mitata suoraan SWR-mittarilla. RF-testilaitetta, kuten vektoriverkkoanalysaattoria (VNA), voidaan käyttää mittaamaan tuloportin (S11) ja lähtöportin (S22) heijastuskertoimia. S11 ja S22 vastaavat Γ tulo- ja lähtöportissa. Matematiikoilla varustetut VNA: t voivat myös suoraan laskea ja näyttää tuloksena olevan VSWR-arvon.

Palautushäviö tulo- ja lähtöporteissa voidaan laskea heijastuskertoimesta, S11 tai S22, seuraavasti:

RLIN = 20log10 | S11 | dB (yhtälö 3)

RLOUT = 20log10 | S22 | dB (yhtälö 4)

Heijastuskerroin lasketaan siirtojohdon ominaisimpedanssista ja kuormaimpedanssista seuraavasti:

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

Missä ZL on kuormitusimpedanssi ja ZO on voimajohdon ominaisimpedanssi (kuva 1).

VSWR voidaan ilmaista myös ZL: nä ja ZO: na. Korvaamalla yhtälö 5 yhtälöllä 2, saadaan:

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

Kohteille ZL> ZO, | ZL - ZO | = ZL - ZO

Siksi:

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

Siksi:

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

Havaitsimme edellä, että VSWR on spesifikaatio, joka on annettu suhteessa 1: iin, esimerkiksi 1.5: 1. VSWR: llä on kaksi erityistapausta, ∞: 1 ja 1: 1. Ääretön suhde yhteen tapahtuu, kun kuorma on avoin piiri. Suhde 1: 1 tapahtuu, kun kuorma sovitetaan täydellisesti siirtojohdon ominaisimpedanssiin.

VSWR määritetään seisoma-aallosta, joka syntyy itse siirtolinjalla:

VSWR = | VMAX | / | VMIN | (Yhtälö 8)

Missä VMAX on suurin amplitudi ja VMIN on seisovan aallon minimi amplitudi. Kahdessa super-asetetussa aallossa maksimi tapahtuu rakentavien häiriöiden avulla tulevien ja heijastuneiden aaltojen välillä. Täten:

VMAX = V + + V- (yhtälö 9)

maksimaalisen rakentavan häiriön saavuttamiseksi. Pienin amplitudi tapahtuu dekonstruktiivisella häiriöllä tai:

VMIN = V + - V- (yhtälö 10)

Korvaamalla yhtälöt 9 ja 10 yhtälöihin 8, saadaan


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

Korvaa yhtälö 1 yhtälöksi 11, saamme:

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

Yhtälö 12 on yhtälö 2, joka on mainittu tämän artikkelin alussa.

▲TAKAISIN▲

4. VSWR-laskin: Kuinka laskea VSWR? 

Impedanssin epäsopivuus aiheuttaa seisovia aaltoja pitkin siirtolinjaa, ja SWR määritellään osittaisen seisovan aallon amplitudin antisolmussa (maksimi) suhteessa linjan solmun (minimi) amplitudiin.

Tuloksena oleva suhde ilmaistaan ​​normaalisti suhteena, esim. 2: 1, 5: 1 jne. Täydellinen vastaavuus on 1: 1 ja täydellinen epäsuhta, ts. Oikosulku tai avoin piiri on ∞: 1.

Käytännössä missä tahansa syöttölaitteessa tai voimajohdossa on menetys. VSWR: n mittaamiseksi eteen- ja taaksepäin suuntautuva teho havaitaan järjestelmän siinä kohdassa ja tämä muunnetaan VSWR: n luvuksi. 

Tällä tavalla VSWR mitataan tietyssä pisteessä, eikä jännitemaksimia ja -minimiä tarvitse määrittää linjan pituudelta.

Pysyvän aallon jännitekomponentti yhtenäisessä siirtolinjassa koostuu eteenpäin suuntautuvasta aallosta (amplitudilla Vf), joka asetetaan heijastuneen aallon päälle (amplitudilla Vr). Heijastukset tapahtuvat epäjatkuvuuksien seurauksena, kuten epätäydellisyys muuten yhtenäisessä siirtolinjassa, tai kun voimajohto lopetetaan muulla kuin sille tyypillisellä impedanssilla.

Jos olet kiinnostunut antennien suorituskyvyn määrittämisestä, VSWR tulisi mitata aina itse antenniliittimistä lähettimen lähdön sijaan. Lähetyskaapeleiden ohmihäviöiden takia syntyy harha siitä, että antennilla on parempi VSWR, mutta se johtuu vain siitä, että nämä häviöt vaimentavat äkillisen heijastuksen vaikutusta antenniliittimiin.

Koska antenni sijaitsee yleensä jonkin matkan päässä lähettimestä, se vaatii syöttölinjan virran siirtämiseksi näiden kahden välillä. Jos syöttöjohdolla ei ole menetyksiä ja se vastaa sekä lähettimen lähtöimpedanssia että antennin tuloimpedanssia, suurin teho syötetään antennille. Tässä tapauksessa VSWR on 1: 1 ja jännite ja virta ovat vakioita koko syöttöjohdon pituudelta.

1) VSWR-laskenta

Paluuhäviö on mitattava tulo-aallon ja heijastuneen aallon tehon suhde desibeleinä, ja määritämme sen olevan negatiivinen.

Paluuhäviö = 10 log (Pr / Pi) = 20 log (Er / Ei)

Jos esimerkiksi kuorman paluuhäviö on -10 dB, heijastuu 1/10 tulevasta tehosta. Mitä suurempi paluuhäviö, sitä vähemmän virtaa menetetään.

Huomattavaa on myös epätasapainotappio. Tämä on mitta siitä, kuinka paljon lähetettyä tehoa heikkenee heijastuksen vuoksi. Sen antaa seuraava suhde:

Eroottohäviö = 10 log (1 -2)

Esimerkiksi taulukosta 1 antennin, jonka VSWR on 2: 1, heijastuskerroin olisi 0.333, ristiriitahäviö -0.51 dB ja paluuhäviö -9.54 dB (11% lähettimen tehosta heijastuu takaisin) )

2) Ilmainen VSWR-laskentakaavio

Tässä on yksinkertainen VSWR-laskentakaavio. 

Muista aina, että VSWR: n tulee olla suurempi kuin 1.0
VSWR	Heijastuskerroin (Γ)	Heijastettu teho (%)	Jännitteen menetys	Heijastettu teho (dB)	Paluu tappio	Vastaavuushäviö (dB)
1	0.00	0.00	0	- Äärettömyys	äärettömyys	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	∞	∞	∞
Lisälukema: VSWR antennissa Jännitteen seisova aaltosuhde (VSWR) on osoitus antennin ja siihen kytketyn syöttöjohdon välisestä ristiriitaisuudesta. Tämä tunnetaan myös nimellä SWR (Standing Wave Ratio). VSWR: n arvoalue on 1 - ∞.  Alle 2: n VSWR-arvoa pidetään sopivana useimmille antennisovelluksille. Antenni voidaan kuvata olevan "Hyvä ottelu". Joten kun joku sanoo, että antenni on huonosti sovitettu, se tarkoittaa usein, että VSWR-arvo ylittää 2 kiinnostavan taajuuden suhteen.  Palautustappio on toinen kiinnostuksen kohteena oleva erittely, ja sitä käsitellään tarkemmin Antenna-teoria-osassa. Yleensä vaadittu muunnos on paluuhäviön ja VSWR: n välillä, ja jotkut arvot on esitetty taulukossa yhdessä näiden arvojen kaavion kanssa nopeaa viitteitä varten.

Mistä nämä laskelmat tulevat? No, aloita kaavalla VSWR: lle:

Jos käännämme tämän kaavan, voimme laskea heijastuskertoimen (tai paluuhäviön s11) VSWR: stä:

Nyt tämä heijastuskerroin on itse asiassa määritelty jännitteellä. Haluamme todella tietää, kuinka paljon voimaa heijastuu. Tämä on verrannollinen jännitteen neliöön (V ^ 2). Siksi heijastettu teho prosentteina on:

Voimme muuntaa heijastuneen voiman desibeleiksi yksinkertaisesti:

Lopuksi teho joko heijastuu tai toimitetaan antenniin. Antennille toimitettu määrä kirjoitetaan muodossa (), ja se on yksinkertaisesti (1- ^ 2). Tätä kutsutaan epätasapainohäviöksi. Tämä on tehon määrä, joka menetetään impedanssin epäsuhtaisuuden vuoksi, ja voimme laskea sen melko helposti:

Ja se on kaikki mitä meidän on tiedettävä mennäksesi edestakaisin VSWR: n, s11 / return loss ja mismatch lossin välillä. Toivon, että sinulla on ollut yhtä suuri aika kuin minulla.

Muuntotaulukko - dBm - dBW ja W (watti)

Tässä taulukossa esitetään, kuinka tehon arvo dBm, dBW ja Watt (W) vastaa toisiaan.

Teho (dBm)	Teho (dBW)	Teho ((W) wattia)
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
jossa: dBm = desibelimilliwattia dBW = desibelivatti MW = megawatti KW = kilowatti W = watti mW = milliwatti μW = mikroteho nW = nanoteho pW = pikowatti

▲TAKAISIN▲

3) VSWR-kaava

Tämä ohjelma on sovelma jännitteen seisovan aaltosuhteen (VSWR) laskemiseksi.

Antennia ja lähetinjärjestelmää määritettäessä on tärkeää välttää impedanssien epäsovitusta missä tahansa järjestelmässä. Mikä tahansa epäsuhta tarkoittaa sitä, että jokin osuus lähtöaallosta heijastuu takaisin kohti lähetinta ja järjestelmä muuttuu tehottomaksi. Eri laitteiden, kuten lähettimen, kaapelin ja antennin, rajapinnoissa voi esiintyä virheitä. Antennien impedanssi on tyypillisesti 50 ohmia (kun antennin mitat ovat oikeat). Kun heijastus tapahtuu, kaapeliin syntyy seisovia aaltoja.

VSWR-kaava ja heijastuskerroin:

1	Heijastuskerroin Γ määritetään seuraavasti	2	VSWR tai jännitteen seisova aaltosuhde
Kaava		Kaava
Gamma	ZL = kuorman arvo ohmina (tyypillisesti antenni) Zo = Siirtojohdon ominaisimpedanssi ohmeina	Sigma	Koska ρ vaihtelee välillä 0 - 1, VSWR: n lasketut arvot ovat välillä 1 - äärettömyyteen.
Lasketut arvot	välillä -1 ≦ Γ ≦ 1.	Lasketut arvot	1 tai 1: 1-suhde.
Kun arvo on “-1”.	Tarkoittaa, että 100% heijastus tapahtuu eikä virtaa siirretä kuormaan. Heijastunut aalto on 180 astetta pois vaiheesta (käänteinen) tulevan aallon kanssa.	Avoimessa piirissä	Tämä on avoimen piirin tila, johon ei ole kytketty antennia. Se tarkoittaa, että ZL on ääretön ja termit Zo katoavat yhtälöstä 1 jättäen Γ = 1 (100% heijastus) ja ρ = 1. Virtaa ei siirretä ja VSWR on ääretön.
Kun arvo on “1”.	Tarkoittaa, että 100% heijastus tapahtuu eikä virtaa siirretä kuormaan. Heijastunut aalto on vaiheessa tulevan aallon kanssa.	Oikosululla	Kuvittele, että kaapelin päässä on oikosulku. Se tarkoittaa, että ZL on 0 ja yhtälö 1 laskee Γ = -1 ja ρ = 1. Virtaa ei siirretä ja VSWR on ääretön.
Kun arvo on “0”.	Ei tarkoita, että heijastus tapahtuu ja kaikki voima siirtyy kuormaan. (IHANTEELLINEN)	Oikein sovitetulla antennilla.	Kun oikein sovitettu antenni on kytketty, kaikki energia siirtyy antenniin ja muuttuu säteilyksi. ZL on 50 ohmia ja yhtälö 1 laskee Γ nollaksi. Siten VSWR on täsmälleen 1.
N / A	N / A	Väärin sovitetulla antennilla.	Kun virheellisesti sovitettu antenni kytketään, impedanssi ei ole enää 50 ohmia ja impedanssin epäsuhta tapahtuu ja osa energiasta heijastuu takaisin. Heijastuneen energian määrä riippuu yhteensopimattomuuden tasosta, joten VSWR on arvo yli 1.
Kun käytetään väärän ominaisimpedanssin kaapelia Kaapelin / siirtolinjan, jota käytetään antennin liittämiseen lähettimeen, on oltava oikea Zo-ominaisimpedanssi.  Koaksiaalikaapelit ovat tyypillisesti 50 ohmia (75 ohmia televisioille ja satelliiteille), ja niiden arvot tulostetaan itse kaapeleille.  Heijastuneen energian määrä riippuu epätasapainon tasosta, joten VSWR on yli 1.

Review:

Mitä seisovat aallot ovat? Siirtojohdon päähän on kytketty kuorma ja signaali virtaa sitä pitkin ja tulee kuormaan. Jos kuormitusimpedanssi ei vastaa siirtojohdon impedanssia, osa liikkuvasta aallosta heijastuu takaisin kohti lähdettä.

Kun heijastus tapahtuu, nämä kulkevat takaisin siirtojohtoa alaspäin ja yhdistyvät tulevien aaltojen kanssa tuottamaan seisovia aaltoja. On tärkeätä huomata, että syntyvä aalto näyttää paikallaan pysyvältä eikä etene normaalin aallon tavoin eikä siirrä energiaa kuormaa kohti. Aallolla on maksimaalisen ja minimaalisen amplitudin alueita, joita kutsutaan vastaavasti solmuiksi.

Yhdistettäessä antennia, jos VSWR on 1.5, energiatehokkuus on 96%. Kun VSWR on 3.0, silloin tehotehokkuus on 75%. Tosiasiallisessa käytössä ei suositella ylittämään VSWR: tä 3.

▲TAKAISIN▲

5. Pysyvän aallon suhteen mittaaminen - Wikipedian selitys
Pysyvän aallon suhteen mittaamiseen voidaan käyttää monia eri menetelmiä. Intuitiivisimmalla menetelmällä käytetään uritettua linjaa, joka on osa siirtojohtoa avoimella uralla, jonka avulla koetin voi havaita todellisen jännitteen linjan eri pisteissä. 

Täten maksimi- ja minimiarvoja voidaan verrata suoraan. Tätä menetelmää käytetään VHF: llä ja korkeammilla taajuuksilla. Alemmilla taajuuksilla tällaiset linjat ovat epäkäytännöllisesti pitkiä. Suuntakytkimiä voidaan käyttää suurtaajuudella mikroaaltotaajuuksien kautta. 

Jotkut ovat neljännesaalloja tai pitempiä, mikä rajoittaa niiden käytön korkeampiin taajuuksiin. Muun tyyppiset suuntakytkimet ottavat virran ja jännitteen yhdestä siirtopolun pisteestä ja yhdistävät ne matemaattisesti siten, että ne edustavat yhdessä suunnassa virtaavaa tehoa.

Amatöörikäytössä käytettävä yleinen SWR / tehomittari voi sisältää kaksisuuntaisen liittimen. Muut tyypit käyttävät yhtä liitintä, jota voidaan kääntää 180 astetta näytteen saamiseksi kumpaankin suuntaan. Tämäntyyppisiä yksisuuntaisia ​​liittimiä on saatavana useille taajuusalueille ja tehotasoille ja sopivilla kytkentäarvoilla käytetylle analogiselle mittarille.

Suunnattu wattimittari, jossa käytetään pyörivää suuntakytkinelementtiä

Suuntakytkimillä mitattua eteenpäin ja heijastettua tehoa voidaan käyttää SWR: n laskemiseen. Laskelmat voidaan tehdä matemaattisesti analogisessa tai digitaalisessa muodossa tai käyttämällä mittariin sisäänrakennettuja graafisia menetelmiä lisäskaalana tai lukemalla kahden mittarin kahden neulan välisestä risteyskohdasta.

Edellä mainittuja mittauslaitteita voidaan käyttää "linjassa", toisin sanoen lähettimen koko teho voi kulkea mittauslaitteen läpi, jotta SWR: ää voidaan seurata jatkuvasti. Muut instrumentit, kuten verkkoanalysaattorit, pienitehoiset suuntakytkimet ja antennisillat, käyttävät mittaukseen matalaa tehoa, ja ne on kytkettävä lähettimen tilalle. Siltapiirejä voidaan käyttää suoraan mittaamaan kuormitusimpedanssin todelliset ja kuvitteelliset osat ja käyttämään näitä arvoja SWR: n johtamiseksi. Nämä menetelmät voivat tarjota enemmän tietoa kuin vain kaapelit tai eteenpäin ja heijastuva voima. [11] Erillisantennianalysaattorit käyttävät erilaisia ​​mittausmenetelmiä ja voivat näyttää taajuuden mukaan piirretyt SWR- ja muut parametrit. Käyttämällä suuntakytkimiä ja siltaa yhdessä on mahdollista valmistaa linjainstrumentti, joka lukee suoraan monimutkaisessa impedanssissa tai SWR: ssä. [12] Saatavana on myös erillisiä antennianalysaattoreita, jotka mittaavat useita parametreja.

▲TAKAISIN▲

6. Esitä usein kysymyksiä

1) Mikä aiheuttaa korkean VSWR-arvon?

Jos VSWR on liian korkea, voi olla, että liikaa energiaa heijastuu takaisin tehovahvistimeen aiheuttaen vahinkoa sisäiselle piirille. Ihanteellisessa järjestelmässä VSWR olisi 1: 1. Korkean VSWR-luokituksen syyt voivat olla väärän kuormituksen käyttö tai jotain tuntematonta, kuten vaurioitunut voimajohto.

2) Kuinka pienennät VSWR-arvoa?

Yksi tekniikka minkä tahansa laitteen tulosta tai lähdöstä heijastuneen signaalin vähentämiseksi on sijoittaa vaimennin laitteen eteen tai jälkeen. Vaimennin vähentää heijastunutta signaalia kaksi kertaa vaimennuksen arvoa, kun taas lähetetty signaali vastaanottaa nimellisen vaimennusarvon. (Vinkkejä: Voit korostaa VSWR: n ja RL: n merkitystä verkostollesi harkitsemalla suorituskyvyn pienenemistä VSWR: stä 1.3: 1 arvoon 1.5: 1 - tämä on muutos paluuhäviössä 16 dB - 13 dB).

3) Onko S11 paluu menetetty?

Käytännössä yleisimmin mainittu parametri antennien suhteen on S11. S11 edustaa kuinka paljon tehoa heijastuu antennista, ja siksi se tunnetaan heijastuskertoimena (joskus kirjoitettuna gammana tai paluuhäviönä. ... Tämä hyväksytty teho joko säteilee tai absorboituu häviöinä antennissa.

4) Miksi VSWR mitataan?

VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) on mitta, kuinka tehokkaasti radiotaajuinen teho siirretään virtalähteestä voimajohdon kautta kuormaan (esimerkiksi tehovahvistimesta siirtojohdon kautta antenniin). . Ihanteellisessa järjestelmässä 100% energiasta siirtyy.

5) Kuinka korjaan korkean VSWR: n?

Jos antenni on asennettu matalalle ajoneuvolle, kuten puskurille tai kuorma-auton ohjaamon taakse, signaali voi palautua takaisin antenniin aiheuttaen suuren SWR: n. Tämän lievittämiseksi pidä vähintään antennin 12 ylempää tuumaa kattolinjan yläpuolella ja aseta antenni mahdollisimman korkealle ajoneuvoon.

6) Mikä on hyvä VSWR-lukeminen?
Paras mahdollinen lukema on 1.01: 1 (46dB: n palautushäviö), mutta yleensä alle 1.5: 1 -lukema on hyväksyttävä. Täydellisen maailman ulkopuolella 1.2: 1 (20.8dB: n palautusmenetys) on havaittavissa useimmissa tapauksissa. Tarkan lukeman varmistamiseksi on parasta liittää mittari antennin pohjaan.

7) Onko 1.5 SWR hyvä?
Kyllä se on! Ihanteellinen alue on SWR 1.0-1.5. Parannettavaa on, kun alue on SWR 1.5 - 1.9, mutta tämän alueen SWR: n pitäisi silti tarjota riittävä suorituskyky. Joskus asennusten tai ajoneuvomuuttujien vuoksi on mahdotonta saada tätä alhaisempi teräsvaijeri.

8) Kuinka voin tarkistaa teräsvaijerini ilman mittaria?
Tässä on vaiheet CB-radion virittämiseksi ilman SWR-mittaria:
1) Etsi alue, jolla on rajoitettuja häiriöitä.
2) Varmista, että sinulla on ylimääräinen radio.
3) Viritä molemmat radiot samalle kanavalle.
4) Puhu yhdeksi radiosta ja kuuntele toisen kautta.
5) Siirrä yksi radio poispäin ja huomaa, kun ääni on puhdas.
6) Säädä antenniasi tarpeen mukaan.

9) Pitääkö kaikki CB-antennit virittää?
Vaikka antennin viritystä ei tarvita CB-järjestelmän käyttämiseen, antenni on aina viritettävä useista tärkeistä syistä: Parempi suorituskyky - Oikein viritetty antenni toimii AINA tehokkaammin kuin virittämätön antenni.

10) Miksi SWR nousee, kun puhun?

Yksi yleisimmistä syistä SWR-lukemiin on SWR-mittarin liittäminen väärin radioosi ja antenniisi. Väärin kiinnitettynä lukemien ilmoitetaan olevan erittäin korkeita, vaikka kaikki olisi asennettu täydellisesti. Katso tämä artikkeli varmistaaksesi, että SWR-mittari on asennettu oikein.

7. paras ilmainen online VSWR-laskin vuonna 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

▲TAKAISIN▲

Jakaminen on välittämistä!

Jätä viesti 

viestiluettelo