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Le paramètre électrique est le taux d'ondes stationnaires. Que mesure un compteur SWR ? Relation entre le SWR, la perte de retour et le coefficient de réflexion

Lors de l'installation et de la configuration des systèmes de communication radio, ils mesurent souvent une valeur pas tout à fait claire appelée SWR. Quelle est cette caractéristique, en plus du spectre de fréquences, indiquée dans les caractéristiques des antennes ?
Nous répondons:
Le rapport d'onde stationnaire (SWR), le rapport d'onde progressive (TWR), la perte de retour sont des termes qui caractérisent le degré d'adaptation du chemin de radiofréquence.
Dans les lignes de transmission à haute fréquence, la correspondance entre l'impédance de la source du signal et l'impédance d'onde de la ligne détermine les conditions de passage du signal. Si ces résistances sont égales, un mode d'onde progressive se produit dans la ligne, dans lequel toute la puissance de la source de signal est transférée à la charge.

La résistance du câble mesurée en courant continu par le testeur indiquera soit un ralenti soit un court-circuit, selon ce qui est connecté à l'autre extrémité du câble, et l'impédance d'onde du câble coaxial est déterminée par le rapport des diamètres de les conducteurs intérieur et extérieur du câble et les caractéristiques de l'isolant entre eux. L'impédance caractéristique est la résistance qu'une ligne fournit à une onde progressive d'un signal haute fréquence. L'impédance d'onde est constante le long de la ligne et ne dépend pas de sa longueur. Pour les radiofréquences, l'impédance d'onde de la ligne est considérée comme constante et purement active. Il est approximativement égal à :
où L et C sont la capacité et l'inductance réparties de la ligne ;




Où : D est le diamètre du conducteur extérieur, d est le diamètre du conducteur intérieur, est la constante diélectrique de l'isolant.
Lors du calcul des câbles RF, ils s'efforcent d'obtenir une conception optimale qui offre une haute Caractéristiques électriques avec la plus faible consommation de matériaux.
Lors de l'utilisation de cuivre pour les conducteurs intérieur et extérieur du câble RF, les relations suivantes sont valides :
l'atténuation minimale dans le câble est obtenue avec un rapport de diamètres

la rigidité diélectrique maximale est atteinte à :

puissance maximale transmise à :

Sur la base de ces rapports, les impédances d'onde des câbles RF produits par l'industrie sont sélectionnées.
La précision et la stabilité des paramètres du câble dépendent de la précision de fabrication des diamètres des conducteurs intérieur et extérieur et de la stabilité des paramètres diélectriques.
Il n'y a pas de réflexion dans une ligne parfaitement assortie. Lorsque la résistance de charge est égale à l'impédance de la ligne de transmission, l'onde incidente est complètement absorbée dans la charge, il n'y a pas d'ondes réfléchies et stationnaires. Ce mode est appelé mode d'onde progressive.
À court-circuit ou au ralenti de la ligne en bout de ligne, l'onde incidente est complètement réfléchie. L'onde réfléchie est ajoutée à l'onde incidente et l'amplitude résultante dans n'importe quelle section de la ligne est la somme des amplitudes des ondes incidente et réfléchie. La tension maximale est appelée ventre, la tension minimale est appelée nœud de contrainte. Les nœuds et les ventres ne bougent pas par rapport à la ligne de transmission. Ce mode est appelé mode onde stationnaire.
Si une charge arbitraire est connectée à la sortie de la ligne de transmission, seule une partie de l'onde incidente est réfléchie. Selon le degré de désadaptation, l'onde réfléchie augmente. Ondes stationnaires et progressives s'établissent simultanément dans la ligne. Il s'agit d'un mode d'onde mixte ou combiné.
Le rapport d'ondes stationnaires (ROS) est une grandeur sans dimension qui caractérise le rapport des ondes incidentes et réfléchies dans la ligne, c'est-à-dire le degré d'approximation du mode d'onde progressive :
; comme on le voit par définition, SWR peut varier de 1 à l'infini ;
Le SWR change proportionnellement au rapport de la résistance de charge à l'impédance d'onde de la ligne :

Le rapport d'onde progressive est l'inverse du SWR :
KBV= peut varier de 0 à 1 ;

  • La perte de retour est le rapport de la puissance des ondes incidente et réfléchie, exprimée en décibels.

ou vice versa:
Il est pratique d'utiliser l'affaiblissement de retour lors de l'évaluation de l'efficacité d'un chemin d'alimentation, lorsque les pertes de câble, exprimées en dB/m, peuvent simplement être additionnées à l'affaiblissement de retour.
Le montant de la perte de non-concordance dépend du SWR :
à des moments ou en décibels.
L'énergie transmise avec une charge non coordonnée est toujours inférieure à celle avec une charge adaptée. Un émetteur fonctionnant sur une charge incohérente ne donne pas toute la puissance à la ligne qu'il donnerait à une autre adaptée. En fait, il ne s'agit pas de pertes dans la ligne, mais d'une diminution de la puissance délivrée à la ligne par l'émetteur. Comment SWR affecte la réduction peut être vu dans le tableau :

Puissance délivrée à la charge

Perte de retour
RL

Il est important de comprendre que :

  • Le SWR est le même dans n'importe quelle section de ligne et ne peut pas être ajusté en modifiant la longueur de la ligne. Si les lectures du compteur SWR varient considérablement sur la ligne, cela peut indiquer un effet d'antenne d'alimentation causé par le courant circulant à travers le côté extérieur de la gaine du câble coaxial et / ou une mauvaise conception du compteur, mais pas que le SWR varie le long de la ligne.
  • La puissance réfléchie ne revient pas dans l'émetteur et ne le chauffe pas ou ne l'endommage pas. Des dommages peuvent être causés par le fonctionnement de l'étage de sortie de l'émetteur sur une charge non adaptée. La sortie de l'émetteur, puisqu'à sa sortie la tension du signal de sortie et l'onde réfléchie peuvent se développer dans un cas défavorable, peut se produire en raison du dépassement de la tension maximale admissible de la jonction semi-conductrice.
  • Un SWR élevé dans une ligne d'alimentation coaxiale, causé par une inadéquation importante entre l'impédance caractéristique de la ligne et l'impédance d'entrée de l'antenne, ne provoque pas en soi l'apparition de courant RF sur la surface extérieure de la gaine du câble et le rayonnement de la ligne d'alimentation.

Le ROS est mesuré, par exemple, à l'aide de deux coupleurs directionnels reliés à la voie en sens opposés ou d'un réflectomètre à pont de mesure, ce qui permet d'obtenir des signaux proportionnels au signal incident et réfléchi.

Divers instruments peuvent être utilisés pour mesurer le TOS. Les appareils sophistiqués incluent un générateur de fréquence de balayage, qui vous permet de voir une image panoramique du SWR. Les appareils simples consistent en des coupleurs et un indicateur, et une source de signal externe est utilisée, par exemple une station de radio.

Par exemple, un RK2-47 à deux blocs, grâce à un réflectomètre à pont à large bande, a fourni des mesures dans la plage de 0,5 à 1250 MHz.


P4-11 a été utilisé pour mesurer le VSWR, la phase du coefficient de réflexion, le module et la phase du gain dans la plage de 1-1250 MHz.
Instruments importés pour mesurer le SWR devenus classiques de Bird et Telewave :

Ou plus simple et moins cher :

Les compteurs panoramiques simples et peu coûteux d'AEA sont populaires :

La mesure SWR peut être effectuée à la fois à un point spécifique du spectre et dans un panorama. Dans ce cas, les valeurs SWR dans le spectre spécifié peuvent être affichées sur l'écran de l'analyseur, ce qui est pratique pour régler une antenne spécifique et élimine les échecs lors de la coupe de l'antenne.
La plupart des analyseurs de système ont des têtes de contrôle - des ponts réflectométriques qui vous permettent de mesurer le SWR à un point de fréquence ou dans un panorama avec une grande précision :

Une mesure pratique consiste à connecter le multimètre au connecteur de l'appareil testé ou à une rupture de chemin lors de l'utilisation d'un appareil de type traversant. La valeur SWR dépend de nombreux facteurs :

  • Courbures, défauts, inhomogénéités, adhérences dans les câbles.
  • Qualité de la terminaison des câbles dans les connecteurs RF.
  • Disponibilité des connecteurs d'adaptateur
  • Pénétration d'humidité dans les câbles.

Lors de la mesure du SWR d'une antenne via un chargeur avec perte, le signal de test dans la ligne est atténué et le chargeur introduira une erreur correspondant aux pertes qu'il subit. Les ondes incidentes et réfléchies subissent une atténuation. Dans de tels cas, le VSWR est calculé :
k est le coefficient d'atténuation de l'onde réfléchie, qui est calculé : k=2BL; DANS- atténuation spécifique, dB/m ; L- longueur de câble, m, tandis que
facteur 2 tient compte du fait que le signal est atténué deux fois - sur le chemin de l'antenne et sur le chemin de l'antenne à la source, sur le chemin du retour.
Par exemple, en utilisant un câble avec une atténuation spécifique de 0,04 dB/m, l'atténuation du signal sur une longueur de départ de 40 mètres sera de 1,6 dB dans chaque direction, soit un total de 3,2 dB. Cela signifie qu'au lieu de la valeur réelle de SWR = 2,0, l'appareil affichera 1,38 ; avec SWR = 3,00, l'appareil affichera environ 2,08.

Par exemple, si vous testez un chemin d'alimentation avec une perte de 3 dB, une antenne avec un SWR de 1,9 et que vous utilisez un émetteur de 10 W comme source de signal pour un compteur de passage, la puissance incidente mesurée par l'instrument sera 10W. Le signal donné sera atténué par le chargeur de 2 fois, 0,9 du signal entrant sera réfléchi par l'antenne et, enfin, le signal réfléchi sur le chemin de l'appareil sera encore atténué de 2 fois. L'appareil affichera honnêtement le rapport des signaux incidents et réfléchis, la puissance incidente est de 10 W et la puissance réfléchie est de 0,25 W. Le SWR sera de 1,37 au lieu de 1,9.

Si un appareil avec un générateur intégré est utilisé, la puissance de ce générateur peut ne pas être suffisante pour créer la tension requise sur le détecteur d'ondes réfléchies et vous verrez une piste de bruit.

En général, l'effort déployé pour réduire le SWR en dessous de 2: 1 dans n'importe quelle ligne coaxiale n'entraîne pas une augmentation de l'efficacité de rayonnement de l'antenne, et est conseillé dans les cas où le circuit de protection de l'émetteur est déclenché, par exemple, à SWR > 1,5 ou les circuits dépendant de la fréquence connectés au départ sont désaccordés.

Notre entreprise propose large éventailéquipements de mesure de divers fabricants, nous les examinerons brièvement :
MFJ
MFJ-259– un appareil assez facile à utiliser pour la mesure complexe de paramètres de systèmes fonctionnant dans la gamme de 1 à 170 MHz.

Le compteur SWR MFJ-259 est très compact et peut être utilisé avec les deux source externe alimentation basse tension et avec un jeu interne de piles AA.

MFJ-269
Le compteur SWR MFJ-269 est un instrument combiné auto-alimenté compact.
L'indication des modes de fonctionnement est effectuée sur l'écran à cristaux liquides et les résultats de mesure - sur l'écran LCD et les instruments à pointeur situés sur le panneau avant.
MFJ-269 vous permet de produire un grand nombre de mesures d'antenne supplémentaires : impédance RF, pertes des câbles et leurs longueurs électriques jusqu'au point de rupture ou de court-circuit.


Caractéristiques

Gamme de fréquences, MHz

Caractéristiques mesurées

  • longueur électrique (en pieds ou degrés);
  • pertes de ligne d'alimentation (dB);
  • capacité (pF);
  • impédance ou valeur Z (ohm);
  • angle de phase d'impédance (en degrés);
  • inductance (µH);
  • réactance ou X (ohm);
  • résistance active ou R (ohm);
  • fréquence de résonance(MHz);
  • perte de retour (dB);
  • fréquence du signal (MHz);
  • TOS (Zo programmable).

200x100x65mm

La gamme de fréquences de fonctionnement du compteur SWR est divisée en sous-gammes : 1,8 ... 4 MHz, 27 ... 70 MHz, 415 ... 470 MHz, 4,0 ... 10 MHz, 70 ... 114 MHz, 10 . .. 27 MHz, 114 ... 170 MHz

TOS et wattmètrescomète
La série Comet power et SWR est représentée par trois modèles : CMX-200 (SWR et wattmètre, 1,8-200 MHz, 30/300/3 kW), CMX-1 (SWR et wattmètre, 1,8-60 MHz, 30/ 300/3kW) et, le plus intéressant, le CMX2300 T (SWR et wattmètre, 1,8-60/140-525MHz, 30/300/3kW, 20/50/200W)
CMX2300T
Le compteur de puissance et SWR CMX-2300 se compose de deux systèmes indépendants dans les gammes 1,8-200 MHz et 140-525 MHz, avec la possibilité de mesurer simultanément ces gammes. La structure pass-through de l'appareil et, par conséquent, une faible perte de puissance permet d'effectuer des mesures pendant une longue période.


Caractéristiques

Gamme M1

Gamme M2

gamme de fréquences

1,8 - 200 MHz

140 - 525 MHz

Zone de mesure de puissance

0 - 3KW (HF), 0 - 1KW (VHF)

Plage de mesure de puissance

Erreur de mesure de puissance

±10% (pleine échelle)

Zone de mesure SWR

de 1 à l'infini

Résistance

ROS résiduel

1,2 ou moins

Perte d'insertion

0,2 dB ou moins

Puissance minimale pour les mesures SWR

Environ 6W.

en forme de M

Alimentation pour rétro-éclairage

11 - 15V courant continu, environ 450 mA

Dimensions (données entre parenthèses, y compris les saillies)

250 (L) x 93 (98) (H) x 110 (135) (P)

Environ 1540

Compteurs de puissance et SWRNissen
Souvent, le travail sur site ne nécessite pas une image complexe et complète, mais plutôt un instrument fonctionnel et facile à utiliser. La série Nissen de compteurs de puissance et de SWR est précisément de tels "chevaux de trait".
La structure de passage simple et la limite de puissance élevée jusqu'à 200 W, ainsi que le spectre de fréquences de 1,6 à 525 MHz, font des appareils Nissen un outil très précieux où non pas une caractéristique de ligne complexe est nécessaire, mais la vitesse et la précision de la mesure.
NISSEI TX-502
Nissen TX-502 peut servir de représentant caractéristique de la série de compteurs Nissen. Mesure des pertes directes et indirectes, mesure du TOS, panneau fléché avec une graduation bien visible. Fonctionnalité maximale avec un design concis. Et en même temps, dans le processus de réglage des antennes, cela suffit souvent pour un déploiement rapide et efficace d'un système de communication et d'un réglage des canaux.

Êtes-vous l'heureux propriétaire d'un portable ou autoradio? Il est maintenant temps de préparer la radio pour le travail. La partie mécanique du travail décrite par le fabricant dans les instructions ne pose pas de problèmes - cela nécessite un minimum d'outils et un peu d'ingéniosité. Mais avec le réglage de l'antenne n'est pas si simple.

Si, en suivant le schéma, connectez mécaniquement les fils, vous ne serez probablement pas entendu. On commence à comprendre, et la question se pose : quel est le rapport d'ondes stationnaires de l'antenne, ou SWR, si la notice est en anglais.

Il s'agit d'un coefficient qui indique la quantité d'énergie des ondes radio qui va à l'antenne et la quantité qui revient au chargeur. Sans réglage correct SWR votre talkie-walkie ne fonctionnera pas correctement et ne fournira pas une communication confortable.

Rapport d'onde stationnaire de l'antenne

Si c'est assez simple, alors c'est un numéro sur l'appareil de mesure qui caractérise les bons réglages de votre station de radio. Comprenons l'essence physique de SWR.

Les ondes radio se propagent dans un guide d'ondes - un chemin d'alimentation d'antenne. C'est-à-dire que le signal provenant de l'émetteur tombe sur l'antenne via un câble d'alimentation. Sans plonger dans la théorie des ondes, l'utilisateur de la station de radio doit comprendre que dans tout guide d'ondes, il y a des ondes incidentes et réfléchies. Les ondes incidentes arrivent directement à l'antenne, et celles réfléchies retournent vers le feeder et ne font que chauffer l'atmosphère environnante. Toutes les vagues ont tendance à s'additionner. En additionnant les amplitudes des ondes réfléchies et incidentes, cela crée un champ irrégulier sur toute la longueur du câble d'alimentation. Ainsi, la perte de retour du SWR est formée. Plus il y en a, plus signal plus faible votre station de radio et les pires abonnés vous entendront.

Les experts font la distinction entre les rapports d'ondes stationnaires de tension (VSWR) et les rapports de puissance (VSWR). En pratique, ces concepts sont tellement interconnectés qu'il n'y a aucune différence pour un utilisateur qui configure sa radio.

Rapport d'ondes stationnaires : formule de calcul

Le coefficient KSV lors de la configuration de la station de radio n'est pas calculé par des formules, mais est déterminé à l'aide d'un appareil spécial. Qu'est-ce qu'un compteur SWR? C'est facile pour l'utilisateur appareil électronique, qui montre la différence dans les amplitudes des oscillations, et c'est le coefficient d'onde stationnaire.

La formule de calcul du SWR n'est pas la plus compliquée :

TOS = Umax/Umin

Dans celui-ci, au numérateur et au dénominateur, les amplitudes maximales et minimales sont :

  • Umax est la somme des puissances des ondes incidentes et réfléchies ;
  • Umin - la différence entre la modalité du signal incident et réfléchi.

Il est facile de conclure que si Umax et Umin sont égaux, le SWR sera égal à un et ce sont des conditions idéales pour le fonctionnement efficace de votre station de radio. Mais, comme il n'y a pas de conditions idéales dans la nature, lors du réglage du SWR de l'antenne, vous devrez essayer de tirer le SWR jusqu'à un.

Qu'est-ce qui peut causer un TOS élevé ? De nombreux facteurs:

  • impédance d'onde du câble et de la source du signal radio ;
  • pointe incorrecte, inhomogénéité des guides d'ondes ;
  • mauvaise qualité de coupe du câble dans les lobes des connecteurs ;
  • adaptateurs;
  • résistance accrue à la jonction du câble avec l'antenne;
  • assemblage de mauvaise qualité de l'émetteur et du VSWR de l'antenne.

Si on ne rentre pas dans les formules de calcul du SWR, qui intéressent peu le possesseur d'un autoradio, passons alors à l'aspect pratique du réglage de l'antenne.

Comment mesurer le TOS

Tout d'abord, vous avez besoin d'un compteur SWR. Il peut être acheté ou loué. Alors:

  • allumez la radio et réglez son interrupteur sur la position SWR ;
  • appuyez sur la transmission sur le PTT et ajustez le compteur SWR pour amener la flèche au maximum;
  • cliquez sur REF et appuyez à nouveau sur le PTT ;
  • voyez ce que montre la flèche sur l'échelle SWR - c'est votre SWR.

Lui, bien sûr, sera loin d'être l'unité idéale, mais maintenant vous avez quelque chose à faire. Soit dit en passant, avec un indicateur à l'intérieur :

  • 1.1-1.5 peut fonctionner ;
  • 1,5-2,5 - en principe, satisfaisant ;
  • plus de 2,5 - vous devez travailler.

Ce qu'il faut faire? C'est le sujet d'un grand article séparé ou une raison de se tourner vers un maître qui sait ce qu'est le SWR et comment travailler avec.

Vous pouvez acheter un appareil pour déterminer le SWR dès maintenant sur notre site Web. Le catalogue présente à votre attention les modifications professionnelles et amateurs des marques VEGA et Optim, qui peuvent être utilisées non seulement lors de l'installation de l'antenne, mais également pour la surveillance continue du fonctionnement de la station de radio.

Aujourd'hui, les compteurs SWR sont disponibles sur presque toutes les stations de radio amateur - intégrés dans des équipements propriétaires, des instruments de marque indépendants ou faits maison. Leurs résultats
travail (SWR du trajet antenne-alimentation) sont largement discutés par les radioamateurs.

Comme on le sait, le rapport d'onde stationnaire dans la ligne d'alimentation est uniquement déterminé par l'impédance d'entrée de l'antenne et l'impédance d'onde de la ligne d'alimentation. Cette caractéristique du trajet antenne-alimentation ne dépend ni du niveau de puissance ni de l'impédance de sortie de l'émetteur. En pratique, il doit être mesuré à une certaine distance de l'antenne - le plus souvent directement au niveau de l'émetteur-récepteur. On sait que le feeder transforme l'impédance d'entrée de l'antenne en certaines de ses valeurs, qui sont déterminées par la longueur du feeder. Mais en même temps, dans n'importe quelle section du chargeur, ils sont tels que la valeur SWR correspondante ne change pas. En d'autres termes, contrairement à l'impédance réduite à l'extrémité du feeder la plus éloignée de l'antenne, elle ne dépend pas de la longueur du feeder, vous pouvez donc mesurer le SWR à la fois directement au niveau de l'antenne et à une certaine distance de celle-ci (par exemple , à l'émetteur-récepteur).

Il existe de nombreuses légendes dans les cercles de radio amateur sur les "répéteurs demi-onde" censés améliorer le SWR. Un chargeur avec une longueur électrique de la moitié de la longueur d'onde de fonctionnement (ou un nombre entier d'entre eux) est en effet un "suiveur" - l'impédance à l'extrémité la plus éloignée de l'antenne sera égale à l'impédance d'entrée de l'antenne. Le seul avantage de cet effet est la possibilité de mesurer à distance l'impédance d'entrée de l'antenne. Comme déjà noté, cela n'affecte pas la valeur SWR (c'est-à-dire les rapports d'énergie dans le trajet antenne-alimentation).

En fait, lorsque le SWR est mesuré à distance du point de connexion du feeder à l'antenne, sa valeur enregistrée est toujours quelque peu différente de la vraie. Ces différences s'expliquent par des pertes dans le feeder. Ils sont strictement déterminés et ne peuvent qu'"améliorer" la valeur SWR enregistrée. Cependant, cet effet est souvent négligeable en pratique si un câble à faibles pertes linéaires est utilisé et que la longueur de la ligne d'alimentation elle-même est relativement faible.

Si l'impédance d'entrée de l'antenne n'est pas purement active et égale à l'impédance caractéristique du chargeur, des ondes stationnaires s'y établissent, qui sont réparties le long du chargeur et consistent en une alternance de minima et de maxima de la tension RF.

Sur la fig. 1 montre la distribution de tension dans la ligne avec une charge purement résistive, légèrement supérieure à l'impédance d'onde du départ. S'il y a réactivité dans la charge, la répartition de la tension et du courant est décalée vers la gauche ou vers la droite le long de l'axe ^, selon la nature de la charge. La période de répétition des minima et des maxima sur la longueur de la ligne est déterminée par la longueur d'onde de fonctionnement (dans une alimentation coaxiale - en tenant compte du facteur de raccourcissement). Leur caractéristique est la valeur SWR - le rapport de la tension maximale et minimale dans cette même onde stationnaire, c'est-à-dire SWR \u003d Umax / Umin.

Les valeurs de ces tensions ne sont directement déterminées qu'à l'aide de lignes de mesure, qui ne sont pas utilisées dans la pratique amateur (dans la gamme des ondes courtes - et dans la pratique professionnelle aussi) La raison en est simple : pour pouvoir pour mesurer les variations de cette tension sur la longueur de la ligne, sa longueur doit être sensiblement supérieure à un quart d'onde. En d'autres termes, même pour la gamme de fréquences la plus élevée de 28 MHz, cela devrait déjà être de plusieurs mètres et, par conséquent, encore plus pour les gammes de basses fréquences.
Pour cette raison, des capteurs de petite taille d'ondes avant et arrière dans le chargeur («coupleurs directionnels») ont été développés, sur la base desquels des compteurs SWR modernes sont fabriqués dans les bandes d'ondes courtes et dans la section basse fréquence du VHF bande (jusqu'à environ 500 MHz). Ils mesurent la tension et les courants haute fréquence (sens direct et inverse) à un point spécifique du départ, et sur la base de ces mesures, le SWR correspondant est calculé. Les mathématiques vous permettent de le calculer exactement à partir de ces données - de ce point de vue, la méthode est absolument honnête. Le problème réside dans l'erreur des capteurs en tant que tels.

Selon la physique de fonctionnement de tels capteurs, ils doivent mesurer le courant et la tension au même point du départ. Il existe plusieurs versions de capteurs - un schéma de l'une des options les plus courantes est illustré à la Fig. 2.

Ils doivent être conçus pour que lorsque l'unité de mesure est chargée avec un équivalent d'antenne (charge non inductive résistive avec une résistance égale à l'impédance d'onde de la ligne d'alimentation), la tension sur le capteur, qui est retirée du diviseur capacitif sur les condensateurs C1 et C2, et la tension sur le capteur de courant, qui est retiré des moitiés d'enroulement secondaire du transformateur T1, étaient égaux en amplitude et déphasés d'exactement 180° ou 0°, respectivement. De plus, ces rapports doivent être maintenus dans toute la bande de fréquence pour laquelle ce compteur SWR est conçu. De plus, ces deux tensions RF sont soit additionnées (enregistrement d'onde directe), soit soustraites (enregistrement d'onde inverse).
La première source d'erreurs dans cette méthode d'enregistrement SWR est que les capteurs, en particulier dans les conceptions faites maison, ne fournissent pas les rapports ci-dessus entre les deux tensions sur toute la bande de fréquence. En conséquence, il y a un "déséquilibre du système" - la pénétration de la tension RF du canal qui traite les informations sur l'onde directe dans le canal qui le fait pour l'onde inverse, et vice versa. Le degré de découplage de ces deux voies est généralement caractérisé par le facteur de directivité du dispositif. Même pour les appareils apparemment bons destinés aux radioamateurs, et plus encore pour les appareils faits maison, il dépasse rarement 20 ... 25 dB.

Cela signifie que les lectures d'un tel "compteur SWR" ne sont pas fiables pour déterminer les valeurs SWR faibles. De plus, selon la nature de la charge au point de mesure (et cela dépend de la longueur du chargeur !) les écarts par rapport à la vraie valeur peuvent être dans un sens ou dans l'autre. Ainsi, avec un facteur de directivité de l'appareil de 20 dB, la valeur de SWR = 2 peut correspondre aux lectures de l'appareil de 1,5 à 2,5. C'est pourquoi l'une des méthodes de contrôle de tels dispositifs consiste à mesurer un TOS différent de 1 à des longueurs de feeder qui diffèrent d'un quart de la longueur d'onde de fonctionnement. Si différentes valeurs SWR sont obtenues, cela indique seulement qu'un compteur SWR particulier a une directivité insuffisante ...
C'est cet effet qui a apparemment donné lieu à la légende sur l'effet de la longueur du feeder sur le SWR.

Un autre point n'est pas tout à fait une nature "ponctuelle" des mesures dans de tels appareils (les points de lecture des informations sur la tension et le courant ne correspondent pas).

L'influence de cet effet est moins importante. Une autre source d'erreurs est la chute de l'efficacité de redressement des diodes du capteur aux basses tensions RF. Cet effet est connu de la plupart des radioamateurs. Elle conduit à une « amélioration » du TOS à ses faibles valeurs. Pour cette raison, les diodes au silicium ne sont presque jamais utilisées dans les compteurs SWR, dans lesquels la zone de redressement inefficace est beaucoup plus grande que celle des diodes au germanium ou Schottky. La présence de cet effet dans un dispositif particulier est facilement vérifiée en modifiant le niveau de puissance auquel les mesures sont effectuées. Si le SWR commence à "augmenter" avec l'augmentation de la puissance (nous parlons de ses petites valeurs), alors la diode chargée d'enregistrer l'onde inverse sous-estime clairement la valeur de tension correspondante.

Lorsque la tension RF sur le redresseur du capteur est inférieure à 1 V (valeur efficace), la linéarité du voltmètre, y compris ceux réalisés à l'aide de diodes au germanium, est violée. Cet effet peut être minimisé en calibrant l'échelle du compteur SWR non pas par calcul (comme on le fait souvent), mais par les valeurs réelles du SWR de la charge.

Et, enfin, il est impossible de ne pas mentionner le courant traversant la tresse extérieure du chargeur. Si les mesures appropriées ne sont pas prises, cela peut être perceptible et affecter les lectures de l'appareil. En son absence, il faut s'en assurer lors de la mesure du TOS d'antennes réelles.

Tous ces problèmes sont présents dans les appareils fabriqués en usine, mais ils sont particulièrement aggravés dans les conceptions faites maison. Ainsi, dans de tels dispositifs, même un blindage insuffisant à l'intérieur du bloc de capteurs d'ondes avant et arrière peut jouer un rôle important.

Quant aux appareils fabriqués en usine, pour illustrer leurs caractéristiques réelles, les données d'une revue publiée dans. Cinq compteurs de puissance et SWR de différentes sociétés ont été testés dans le laboratoire ARRL. Prix ​​- de 100 à 170 dollars américains. Quatre appareils utilisaient des indicateurs à deux aiguilles de puissance avant et arrière (réfléchie), ce qui permettait de lire immédiatement la valeur SWR sur l'échelle combinée de l'appareil. Presque tous les appareils présentaient une erreur de mesure de puissance notable (jusqu'à 10 ... 15%) et une irrégularité notable de son indication en fréquence (dans la bande de fréquences de 2 ... 28 MHz). Autrement dit, on peut s'attendre à ce que l'erreur dans la lecture SWR soit supérieure aux valeurs données. De plus, tous les appareils, étant connectés à l'antenne équivalente, n'ont pas montré SWR=1. L'un d'eux (pas le moins cher) affichait même 1,25 à 28 MHz.
En d'autres termes, vous devez être prudent lorsque vous vérifiez les compteurs SWR faits maison pour les instruments qui sont produits pour les radioamateurs. Et à la lumière de ce qui précède, les déclarations de certains radioamateurs semblent assez ridicules, ce qui peut souvent être entendu à l'antenne ou lu dans des articles de radio amateur sur Internet ou dans des magazines, selon lesquels ils ont un SWR, par exemple 1,25 . .. Oui, et l'opportunité d'introduire des valeurs de lecture numérique dans de tels appareils Le SWR ne semble pas très utile.

Boris STEPANOV

rapport d'onde stationnaire

rapport d'onde stationnaire- Le rapport de la plus grande valeur de l'amplitude de l'intensité du champ électrique ou magnétique d'une onde stationnaire dans la ligne de transmission à la plus petite.

Il caractérise le degré d'adaptation de l'antenne et de la ligne d'alimentation (on parle également d'adaptation de la sortie de l'émetteur et de la ligne d'alimentation) et est une grandeur dépendant de la fréquence. La valeur réciproque du SWR est appelée KBV - le coefficient de l'onde progressive. Il faut faire la distinction entre les valeurs de SWR et VSWR (taux d'onde stationnaire par tension): le premier est calculé par puissance, le second - par amplitude de tension et est utilisé plus souvent dans la pratique; en général, ces concepts sont équivalents.

Le rapport d'ondes stationnaires de tension est calculé par la formule : ,
U 1 Et U 2 sont respectivement les amplitudes des ondes incidentes et réfléchies.
Vous pouvez établir une relation entre KCBH et le coefficient de réflexion à:
De plus, la valeur du coefficient d'onde stationnaire peut être obtenue à partir des expressions des paramètres S (voir ci-dessous).

Idéalement, VSWR = 1, ce qui signifie qu'il n'y a pas d'onde réfléchie. Lorsqu'une onde réfléchie apparaît, le SWR augmente en proportion directe avec le degré de décalage entre le trajet et la charge. Valeurs valides VSWR à la fréquence de fonctionnement ou dans la bande de fréquence pour divers appareils réglementé dans Caractéristiques et les GOST. Les valeurs de ratio généralement acceptables sont comprises entre 1,1 et 2,0.

La valeur SWR dépend de nombreux facteurs, par exemple :

  • Impédance d'onde du câble micro-ondes et de la source du signal micro-ondes
  • Irrégularités, pointes dans les câbles ou les guides d'ondes
  • La qualité de la coupe des câbles dans les connecteurs micro-ondes (prises)
  • Présence de connecteurs adaptateurs
  • Impédance d'antenne au point de connexion du câble
  • La qualité de fabrication et les réglages de la source et du consommateur du signal (antennes, etc.)

Le VSWR est mesuré, par exemple, à l'aide de deux coupleurs directionnels inclus dans le chemin dans la direction opposée. Dans la technologie spatiale, le VSWR est mesuré par des capteurs SWR intégrés dans les chemins de guide d'ondes. Les analyseurs de réseau modernes ont également des capteurs VSWR intégrés.
Lors de la mesure du VSWR, il faut tenir compte du fait que l'atténuation du signal dans le câble entraîne des erreurs de mesure. En effet, les ondes incidentes et réfléchies sont atténuées. Dans de tels cas, le VSWR est calculé comme suit :

POUR est le coefficient d'atténuation de l'onde réfléchie, qui se calcule comme suit : ,
Ici DANS- atténuation spécifique, dB/m ;
L- longueur de câble, m ;
et le facteur 2 tient compte du fait que le signal est atténué lors de la transmission de la source de signal hyperfréquence vers l'antenne et sur le chemin du retour. Ainsi, lors de l'utilisation du câble PK50-7-15, l'atténuation spécifique aux fréquences CB (environ 27 MHz) est de 0,04 dB / m, puis avec une longueur de câble de 40 m, le signal réfléchi atténuera 0,04 2 40 \u003d 3,2 db . Cela se traduira par un VSWR réel de 2,00 et l'instrument ne lira que 1,38 ; avec une valeur réelle de 3,00, l'appareil affichera environ 2,08.

Une valeur faible (élevée) du SWR (N) de la charge entraîne non seulement une détérioration de l'efficacité due à une diminution de la charge puissance utile. D'autres conséquences sont également possibles :

  • Échec amplificateur puissant ou un transistor, car à sa sortie (collecteur) la tension du signal de sortie et l'onde réfléchie sont sommées (dans le pire des cas), ce qui peut dépasser le maximum tension admissible jonction semi-conductrice.
  • Détérioration de la réponse en fréquence inégale du tractus.
  • Excitation de cascades conjuguées.

Des soupapes de sécurité ou des circulateurs peuvent être utilisés pour éliminer cela. Mais avec un travail prolongé sur une mauvaise charge, ils peuvent tomber en panne. Pour les lignes de transmission à faible puissance, des atténuateurs adaptés peuvent être utilisés.

Relation de VSWR avec les paramètres S d'un quadripôle

Le rapport d'ondes stationnaires peut être lié sans ambiguïté aux paramètres de transmission du réseau à quatre terminaux (paramètres S):

où est le coefficient de réflexion complexe du signal provenant de l'entrée du trajet mesuré ;

Analogues SWR dans les publications étrangères

  • VSWR - un analogue complet de VSWR
  • SWR - analogue complet de SWR

Remarques


Fondation Wikimédia. 2010 .

La perte de retour, le coefficient de réflexion et le rapport d'ondes stationnaires sont utilisés pour évaluer la cohérence/coïncidence des impédances complexes (impédances électriques) de la source, de la charge et de la ligne de transmission. Considérez la signification physique de ces paramètres et leur relation.

Définitions

La perte de retour (perte de retour, perte de retour) est la perte de puissance dans le signal renvoyé/réfléchi par la discontinuité de la ligne de transmission ou de la fibre. Cette valeur est généralement exprimée en décibels (dB) :

  • RL dB - perte de retour en décibels ;
  • pad P - puissance incidente ;
  • P négatif - puissance réfléchie.

Le coefficient de réflexion de tension, Γ est le rapport des amplitudes de tension complexes des ondes réfléchies et incidentes.

\[Γ = ( U_(neg) \over U_(pad) )\]

Le coefficient de réflexion est déterminé par les résistances complexes de la charge Z charge et de la source Z source :

\[Γ = ( (Z_(charge) - Z_(est)) \over ( Z_(charge) + Z_(est) ) )\]

Notez qu'un coefficient de réflexion négatif signifie que l'onde réfléchie est déphasée de 180°.

Rapport d'onde stationnaire (VSWR, VSWR, rapport d'onde stationnaire de tension, SWR, VSWR) - le rapport de la plus grande valeur de l'amplitude de tension d'onde stationnaire à la plus petite.

\[SWR = ( U_(st.wave.max) \over U_(st.wave.min) )\]

La répartition inégale de l'amplitude de l'onde stationnaire le long de la ligne étant due à l'interférence ("addition et soustraction") des ondes incidentes et réfléchies, la plus grande valeur de l'amplitude U st.ondes.max de l'onde le long de la droite (c'est-à-dire la valeur de l'amplitude au ventre) est :

U tampon + U négatif

et la plus petite valeur d'amplitude (c'est-à-dire la valeur d'amplitude au nœud) est

U pad - U neg

Ainsi

\[SWR = ( (U_(chute) + U_(nég)) \over (U_(chute) - U_(nég)) )\]

Relation entre le SWR, la perte de retour et le coefficient de réflexion

En substituant dans les formules ci-dessous et en les convertissant simplement, vous obtenez ce qui suit :

\[Γ = ( (ROS-1) \sur (ROS+1) )\]

\[ROS = ( (1+Γ) \sur (1-Γ) )\]

\[Γ = 10^((-RL) \plus de 20)\]

\[SWR = ( (1 + 10^((-RL) \over 20)) \over (1 - 10^((-RL) \over 20)) ) \]

Tableau de conversion SWR, Return Loss et Reflection
Coefficient de réflexion |Γ| V %Perte de retour, dBrapport d'onde stationnaire
100,0000 0
89,1251 1 17,3910
79,4328 2 8,7242
70,7946 3 5,8480
63,0957 4 4,4194
56,2341 5 3,5698
50,1187 6 3,0095
44,6684 7 2,6146
39,8107 8 2,3229
35,4813 9 2,0999
31,6228 10 1,9250
28,1838 11 1,7849
25,1189 12 1,6709
22,3872 13 1,5769
19,9526 14 1,4985
17,7828 15 1,4326
15,8489 16 1,3767
14,1254 17 1,3290
12,5893 18 1,2880
11,2202 19 1,2528
10,0000 20 1,2222
8,9125 21 1,1957
7,9433 22 1,1726
7,0795 23 1,1524
6,3096 24 1,1347
5,6234 25 1,1192
5,0119 26 1,1055
4,4668 27 1,0935
3,9811 28 1,0829
3,5481 29 1,0736
3,1623 30 1,0653
2,8184 31 1,0580
2,5119 32 1,0515
2,2387 33 1,0458
1,9953 34 1,0407
1,7783 35 1,0362
1,5849 36 1,0322
1,4125 37 1,0287
1,2589 38 1,0255
1,1220 39 1,0227
1,0000 40 1,0202
0,8913 41 1,0180
0,7943 42 1,0160
0,7079 43 1,0143
0,6310 44 1,0127
0,5623 45 1,0113
0,5012 46 1,0101