itthon / Böngészők / Az elektromos paraméter az állóhullám-arány. Mit mér az SWR mérő? Az SWR, a megtérülési veszteség és a tükrözési együttható közötti kapcsolat

Az elektromos paraméter az állóhullám-arány. Mit mér az SWR mérő? Az SWR, a megtérülési veszteség és a tükrözési együttható közötti kapcsolat

14.06.2021 Böngészők

A rádiókommunikációs rendszerek telepítésekor és konfigurálásakor gyakran mérnek néhány nem minden és nem teljesen egyértelmű értéket, amelyet SWR-nek neveznek. Mi ez a jellemző az antennák jellemzőiben feltüntetett frekvenciaspektrumon kívül?
Válaszolunk:
Együttható álló hullám(SWR), utazóhullám-arány (TWR), visszatérési veszteség olyan kifejezések, amelyek a rádiófrekvenciás út illeszkedésének mértékét jellemzik.
A nagyfrekvenciás átviteli vonalakban a jelforrás impedanciájának és a vonal hullámimpedanciájának megfelelősége határozza meg a jel áthaladásának feltételeit. Ha ezek az ellenállások egyenlőek, akkor a vonalban haladó hullám üzemmód lép fel, amelyben a jelforrás teljes teljesítménye átkerül a terhelésre.

A teszter által egyenáramnál mért kábelellenállás vagy üresjáratot, vagy rövidzárlatot mutat, attól függően, hogy mi csatlakozik a kábel másik végéhez, a koaxiális kábel hullámellenállását pedig a kábel átmérőinek aránya határozza meg. a kábel belső és külső vezetői és a köztük lévő szigetelő jellemzői. A karakterisztikus impedancia az az ellenállás, amelyet egy vonal a nagyfrekvenciás jel haladó hullámával szemben biztosít. A hullámimpedancia állandó a vonal mentén, és nem függ a hosszától. A rádiófrekvenciák esetében a vonal hullámimpedanciája állandónak és tisztán aktívnak tekinthető. Ez körülbelül egyenlő:
ahol L és C a vonal elosztott kapacitása és induktivitása;




Ahol: D a külső vezető átmérője, d a belső vezető átmérője, a szigetelő dielektromos állandója.
Az RF kábelek kiszámításakor arra törekszenek, hogy optimális kialakítást kapjanak, amely magas elektromos jellemzők a legalacsonyabb anyagfelhasználással.
Ha rezet használunk az RF kábel belső és külső vezetőihez, a következő összefüggések érvényesek:
a minimális csillapítás a kábelben az átmérők arányával érhető el

maximális elektromos szilárdság érhető el:

maximális átviteli teljesítmény:

Ezen arányok alapján választják ki az ipar által gyártott RF kábelek hullámimpedanciáit.
A kábelparaméterek pontossága és stabilitása a belső és külső vezetékek átmérőinek gyártási pontosságától és a dielektromos paraméterek stabilitásától függ.
Egy tökéletesen illeszkedő sorban nincs tükröződés. Ha a terhelési ellenállás megegyezik az átviteli vezeték impedanciájával, a beeső hullám teljesen elnyelődik a terhelésben, nincsenek visszavert és állóhullámok. Ezt az üzemmódot utazó hullám üzemmódnak nevezik.
Nál nél rövidzárlat vagy a sor végén lévő vonalat alapjáraton hajtják végre, a beeső hullám teljesen visszaverődik. A visszavert hullám hozzáadódik a beesőhöz, és a kapott amplitúdó a vonal bármely szakaszában a beeső és a visszavert hullám amplitúdójának összege. A maximális feszültséget anticsomópontnak, a minimális feszültséget stresszcsomópontnak nevezzük. A csomópontok és az antinódusok nem mozognak az átviteli vonalhoz képest. Ezt az üzemmódot állóhullám módnak nevezik.
Ha a távvezeték kimenetére tetszőleges terhelést kapcsolunk, a beeső hullámnak csak egy része verődik vissza. Az eltérés mértékétől függően a visszavert hullám növekszik. Álló és utazó hullámok egyszerre jönnek létre a sorban. Ez egy vegyes vagy kombinált hullám üzemmód.
Az állóhullámarány (SWR) egy dimenzió nélküli mennyiség, amely a vonalban beeső és visszavert hullámok arányát, vagyis a haladó hullám módhoz való közelítés mértékét jellemzi:
; a definíció szerint az SWR 1-től a végtelenig változhat;
Az SWR a terhelési ellenállás és a vezeték hullámimpedanciájának arányával arányosan változik:

A haladó hullám aránya az SWR reciproka:
KBV= 0 és 1 között változhat;

  • A megtérülési veszteség a beeső és a visszavert hullámok erejének decibelben kifejezett aránya.

Vagy fordítva:
A betáplálási útvonal hatásfokának értékelésekor célszerű a visszatérési veszteséget használni, amikor a dB/m-ben kifejezett kábelveszteség egyszerűen összeadható a visszatérési veszteséggel.
Az illesztési veszteség mértéke az SWR-től függ:
időkben ill decibelben.
Az átvitt energia koordinálatlan terhelés esetén mindig kisebb, mint a megfelelő terhelésnél. Az inkonzisztens terhelés mellett működő adó nem ad át annyi teljesítményt a vezetéknek, mint egy megfelelőnek. Valójában ezek nem veszteségek a vezetékben, hanem az adó által a vonalra szállított teljesítmény csökkenése. A táblázatból látható, hogy az SWR hogyan befolyásolja a csökkentést:

A rakományhoz szállított teljesítmény

Visszatérési veszteség
RL

Fontos megérteni, hogy:

  • Az SWR minden vonalszakaszon azonos, és nem állítható a vezetékhossz változtatásával. Ha az SWR mérő leolvasott értéke jelentősen eltér a vonalon, ez a koaxiális kábel köpenyének külső oldalán átfolyó áram és/vagy rossz mérőkialakítás által okozott feeder antenna hatásra utalhat, de nem arra, hogy az SWR a vonal mentén változik.
  • A visszavert teljesítmény nem jut vissza a távadóba, nem melegszik fel és nem károsítja azt. A távadó végfokozatának nem megfelelő terhelés melletti működése károsodást okozhat. Az adóból való kilépés, mivel annak kimenetén a kimenő jel feszültsége és a visszavert hullám kedvezőtlen esetben kialakulhat, a félvezető átmenet legnagyobb megengedett feszültségének túllépése miatt következhet be.
  • A koaxiális adagolóban a magas SWR, amelyet a vonal karakterisztikus impedanciája és az antenna bemeneti impedanciája közötti jelentős eltérés okoz, önmagában nem okoz RF áram megjelenését a kábelköpeny külső felületén és a kábel sugárzását. bekötő légijárat.

Az SWR mérése például két, az úthoz ellentétes irányú iránycsatolóval vagy egy mérőhíd reflektométerrel történik, amely lehetővé teszi a beeső és a visszavert jellel arányos jelek beszerzését.

Különféle műszerek használhatók az SWR mérésére. A kifinomult eszközök közé tartozik a söprő frekvencia generátor, amely lehetővé teszi az SWR panorámaképének megtekintését. Az egyszerű eszközök csatolókból és jelzőből állnak, és külső jelforrást használnak, például rádióállomást.

Például egy kétblokkos RK2-47 egy szélessávú hídreflektorométernek köszönhetően 0,5-1250 MHz tartományban végzett méréseket.


A P4-11-et használtuk a VSWR, a reflexiós együttható fázisának, a modulus és az erősítés fázisának mérésére 1-1250 MHz tartományban.
A Bird és a Telewave klasszikusává vált importált SWR-mérési műszerek:

Vagy egyszerűbb és olcsóbb:

Az AEA egyszerű és olcsó panorámamérői népszerűek:

Az SWR mérés a spektrum egy meghatározott pontján és panorámában egyaránt elvégezhető. Ebben az esetben az SWR-értékek a megadott spektrumban megjeleníthetők az analizátor képernyőjén, ami kényelmes egy adott antenna hangolásához, és kiküszöböli az antenna vágása során bekövetkező hiányosságot.
A legtöbb rendszerelemzőnek van vezérlőfeje - reflektometrikus hidak, amelyek lehetővé teszik az SWR mérését egy frekvenciaponton vagy panorámaképen nagy pontossággal:

Praktikus mérés a mérő csatlakoztatása a vizsgált készülék csatlakozójához, vagy átmenő típusú készülék használatakor az útszakadáshoz. Az SWR értéke számos tényezőtől függ:

  • Hajlítások, hibák, inhomogenitások, tapadások a kábelekben.
  • Kábelvégződés minősége RF csatlakozókban.
  • Adapter csatlakozók elérhetősége
  • Nedvesség behatolása a kábelekbe.

Amikor egy antenna SWR-jét veszteséges feederen keresztül mérik, a vezetékben lévő tesztjel csillapodik, és az adagoló a benne lévő veszteségeknek megfelelő hibát vezet be. Mind a beeső, mind a visszavert hullámok csillapítást tapasztalnak. Ilyen esetekben a VSWR kiszámítása:
ahol k a visszavert hullám csillapítási együtthatója, amelyet kiszámítunk: k=2BL; NÁL NÉL- fajlagos csillapítás, dB/m; L- kábel hossza, m, míg
tényező 2 figyelembe veszi, hogy a jel kétszer csillapodik - az antenna felé vezető úton és az antennától a forrás felé vezető úton, visszaúton.
Például 0,04 dB/m fajlagos csillapítású kábel esetén a jelcsillapítás egy 40 méteres adagolóhosszon irányonként 1,6 dB, összesen 3,2 dB. Ez azt jelenti, hogy az SWR = 2,0 tényleges értéke helyett a készülék 1,38-at fog mutatni; SWR = 3,00 esetén a készülék körülbelül 2,08-at mutat.

Például, ha egy 3 dB-es veszteségű betáplálási útvonalat, egy 1,9-es SWR-es antennát tesztel, és egy 10 W-os adót használ jelforrásként egy passmeterhez, akkor a műszer által mért beeső teljesítmény 10 W lesz. Az adott jelet a feeder 2-szer csillapítja, a bejövő jel 0,9-e visszaverődik az antennáról, végül a készülék felé vezető úton visszavert jel további 2-szer csillapodik. A készülék őszintén mutatja a beeső és a visszavert jelek arányát, a beeső teljesítmény 10 W, a visszavert teljesítmény pedig 0,25 W. Az SWR 1,9 helyett 1,37 lesz.

Ha egy beépített generátorral rendelkező eszközt használ, akkor előfordulhat, hogy ennek a generátornak a teljesítménye nem lesz elegendő a szükséges feszültség létrehozásához a visszavert hullám detektoron, és egy zajsávot fog látni.

Általánosságban elmondható, hogy az SWR 2:1 alá történő csökkentésére fordított erőfeszítés bármely koaxiális vonalban nem eredményezi az antenna sugárzási hatékonyságának növekedését, és tanácsos olyan esetekben, amikor az adó védelmi áramköre kiold, például az SWR-nél. > 1,5 vagy az adagolóra csatlakoztatott frekvenciafüggő áramkörök elhangolódnak.

Cégünk kínál széleskörű különböző gyártók mérőberendezéseit, röviden megvizsgáljuk őket:
MFJ
MFJ-259– egy meglehetősen könnyen használható eszköz az 1 és 170 MHz közötti tartományban működő rendszerek paramétereinek komplex mérésére.

Az MFJ-259 SWR mérő nagyon kompakt, és mindkettővel használható külső forrás alacsony feszültségű tápellátással és belső AA elemkészlettel.

MFJ-269
Az MFJ-269 SWR mérő egy kompakt, saját meghajtású kombinált műszer.
A működési módok jelzése a folyadékkristályos kijelzőn, a mérési eredmények pedig az LCD kijelzőn és az előlapon található mutatóeszközökön történik.
Az MFJ-269 lehetővé teszi a gyártást nagyszámú további antenna mérések: RF impedancia, kábelveszteségek és ezek elektromos hossza a törés vagy rövidzárlatig.


Műszaki adatok

Frekvencia tartomány, MHz

Mért jellemzők
  • elektromos hossz (lábban vagy fokban);
  • tápvezeték veszteségei (dB);
  • kapacitás (pF);
  • impedancia vagy Z érték (ohm);
  • impedancia fázisszöge (fokban);
  • induktivitás (µH);
  • reaktancia vagy X (ohm);
  • aktív ellenállás vagy R (ohm);
  • rezonancia frekvencia(MHz);
  • visszatérési veszteség (dB);
  • jelfrekvencia (MHz);
  • SWR (Zo programozható).

200x100x65 mm

Az SWR mérő működési frekvenciatartománya altartományokra oszlik: 1,8 ... 4 MHz, 27 ... 70 MHz, 415 ... 470 MHz, 4,0 ... 10 MHz, 70 ... 114 MHz, 10 . .. 27 MHz, 114 ... 170 MHz

SWR és teljesítménymérőküstökös
A Comet power és SWR sorozatot három modell képviseli: CMX-200 (SWR és teljesítménymérő, 1,8-200 MHz, 30/300/3 kW), CMX-1 (SWR és teljesítménymérő, 1,8-60 MHz, 30/ 300/3kW) és a legérdekesebb a CMX2300 T (SWR és teljesítménymérő, 1,8-60/140-525MHz, 30/300/3kW, 20/50/200W)
CMX2300T
A CMX-2300 teljesítmény- és SWR-mérő két független rendszerből áll az 1,8-200 MHz-es és a 140-525 MHz-es tartományban, amelyek képesek egyidejűleg mérni ezeket a tartományokat. A készülék áteresztő szerkezete és ennek eredményeként az alacsony teljesítményveszteség lehetővé teszi a mérések hosszú távú elvégzését.


Műszaki adatok

Tartomány M1

Tartomány M2

frekvenciatartomány

1,8 - 200 MHz

140-525 MHz

Teljesítménymérési terület

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

Teljesítmény mérési tartomány

Teljesítménymérési hiba

±10% (teljes skála)

SWR mérési terület

1-től a végtelenig

Ellenállás

Maradék SWR

1,2 vagy kevesebb

Beillesztési veszteség

0,2 dB vagy kevesebb

Minimális teljesítmény SWR mérésekhez

Körülbelül 6W.

M alakú

Tápegység a háttérvilágításhoz

11-15V egyenáram, körülbelül 450 mA

Méretek (zárójelben lévő adatok, beleértve a kiemelkedéseket is)

250 (Sz) x 93 (98) (Ma) x 110 (135) (Mé)

Körülbelül 1540

Teljesítménymérők és SWRNissen
A helyszíni munkához gyakran nem komplex és teljes képre van szükség, hanem működőképes és könnyen használható műszerre. A Nissen sorozatú teljesítménymérők és SWR pontosan ilyen „munkalovak”.
Az egyszerű áteresztő szerkezet és a 200 W-ig terjedő nagy teljesítményhatár, valamint az 1,6-525 MHz-es frekvenciaspektrum a Nissen készülékeket nagyon értékes eszközzé teszik, ahol nem bonyolult vonalkarakterisztikára van szükség, hanem a mérés sebességére és pontosságára.
NISSEI TX-502
A Nissen TX-502 a Nissen mérősorozat jellegzetes képviselőjeként szolgálhat. Közvetlen és visszatérő veszteségek mérése, SWR mérés, jól látható beosztású nyílpanel. Maximális funkcionalitás tömör kialakítással. Ugyanakkor az antennák hangolása során ez gyakran elég a kommunikációs rendszer gyors és hatékony telepítéséhez és a csatorna beállításához.

Ön büszke tulajdonosa egy hordozható ill autórádió? Ideje felkészíteni a rádiót a munkára. A gyártó által az utasításokban leírt munka mechanikai része nem okoz problémát - ehhez minimális szerszámkészlet és egy kis találékonyság szükséges. De az antenna hangolása nem olyan egyszerű.

Ha a diagramot követve mechanikusan csatlakoztatja a vezetékeket, akkor valószínűleg nem fog hallani. Kezdjük érteni, és felmerül a kérdés: mi az antenna, vagy SWR állóhullám-aránya, ha az utasítás angol nyelvű.

Ez egy olyan együttható, amely megmutatja, hogy a rádióhullám-energiából mennyi jut az antennához, és mennyi jut vissza az adagolóba. Nélkül helyes beállítás SWR a walkie-talkie nem fog megfelelően működni, és nem biztosít kényelmes kommunikációt.

Az antenna állóhullám-aránya

Ha ez nagyon egyszerű, akkor ez egy szám a mérőeszközön, amely a rádióállomás megfelelő beállításait jellemzi. Értsük meg az SWR fizikai lényegét.

A rádióhullámok egy hullámvezetőben terjednek – egy antenna-adagoló útvonalon. Azaz az adóból érkező jel egy kábelcsatlakozó-adagolón keresztül az antennára esik. Anélkül, hogy a hullámelméletbe mélyedne, a rádióállomás használójának meg kell értenie, hogy minden hullámvezetőben vannak beeső és visszavert hullámok. A beeső hullámok közvetlenül az antennához érkeznek, a visszavert hullámok pedig visszatérnek az adagolóba, és nem tesznek mást, mint felmelegítik a környező légkört. Minden hullám összeadódik. A visszavert és beeső hullámok amplitúdóinak összeadása következtében a betápláló kábel teljes hosszában egyenetlen mezőt hoz létre. Így kialakul az SWR visszatérési vesztesége. Minél többen vannak, annál gyengébb jel a rádióállomásod és a rosszabb előfizetők hallani fognak.

A szakértők különbséget tesznek a feszültség állóhullám-arányok (VSWR) és a teljesítményarányok (VSWR) között. A gyakorlatban ezek a fogalmak annyira összefüggenek egymással, hogy nincs különbség a rádióállomást beállító felhasználó számára.

Állóhullám-arány: számítási képlet

A KSV együtthatót a rádióállomás beállításakor nem képletekkel számítják ki, hanem egy speciális eszközzel határozzák meg. Mi az SWR mérő? Könnyű a felhasználó számára elektronikai eszköz, amely az oszcillációk amplitúdóinak különbségét mutatja, ez pedig az állóhullám-együttható.

Az SWR számítási képlete nem a legbonyolultabb:

SWR = Umax/Umin

Ebben a számlálóban és a nevezőben a maximális és minimális amplitúdó a következő:

  • Umax a beeső és a visszavert hullámok erejének összege;
  • Umin - a beeső és a visszavert jel modalitása közötti különbség.

Könnyű arra a következtetésre jutni, hogy ha Umax és Umin egyenlő, akkor az SWR egyenlő lesz eggyel, és ezek ideális feltételek a rádióállomás hatékony működéséhez. De mivel a természetben nincsenek ideális körülmények, az antenna SWR beállításánál meg kell próbálni az SWR-t egyre felhúzni.

Mi okozhat magas SWR-t? Sok tényező:

  • a kábel és a rádiójelforrás hullámimpedanciája;
  • helytelen tüske, a hullámvezetők inhomogenitása;
  • a kábel rossz minőségű vágása a csatlakozók lebenyeiben;
  • adapterek;
  • megnövekedett ellenállás a kábel és az antenna találkozásánál;
  • az adó és az antenna VSWR rossz minőségű összeszerelése.

Ha nem megyünk bele az SWR számítási képletekbe, amelyek az autórádió tulajdonosát kevéssé érdeklik, akkor térjünk át az antenna hangolásának gyakorlati oldalára.

Hogyan mérjük az SWR-t

Először is szüksége van egy SWR mérőre. Megvásárolható vagy bérelhető. Akkor:

  • kapcsolja be a rádiót és állítsa a kapcsolóját SWR állásba;
  • nyomja meg a sebességváltót a PTT-n, és állítsa be az SWR-mérőt úgy, hogy a nyíl a maximumra kerüljön;
  • kattintson a REF gombra, és nyomja meg ismét a PTT gombot;
  • nézze meg, mit mutat az SWR skála nyíla – ez az Ön SWR-je.

Ő természetesen messze lesz az ideális egységtől, de most van mit tennie. Mellesleg egy indikátorral belül:

  • 1,1-1,5 működhet;
  • 1,5-2,5 - elvileg kielégítő;
  • több mint 2,5 - dolgoznia kell.

Mit kell tenni? Ez egy külön nagy cikk témája, vagy ok arra, hogy olyan mesterhez forduljunk, aki tudja, mi az SWR és hogyan kell vele dolgozni.

Weboldalunkon már most vásárolhat SWR meghatározására szolgáló készüléket. A katalógus a VEGA és Optim márkák professzionális és amatőr módosításait mutatja be, melyek nem csak az antenna beépítésénél, hanem a rádióállomás folyamatos figyelésére is használhatók.

Manapság az SWR-mérők szinte minden amatőr rádióállomáson elérhetőek – szabadalmaztatott berendezésekbe beépítve, független márkás műszerekben vagy házilag. Az eredményeik
A rádióamatőrök széles körben tárgyalják a munkát (az antenna-adagoló út SWR-je).

Mint ismeretes, az adagolóban az állóhullám-arányt az antenna bemeneti impedanciája és a betápláló hullámimpedanciája egyedileg határozza meg. Az antenna-adagoló útvonalának ez a jellemzője nem függ sem a teljesítményszinttől, sem az adó kimeneti impedanciájától. A gyakorlatban az antennától bizonyos távolságban kell mérni - leggyakrabban közvetlenül az adó-vevőnél. Ismeretes, hogy a feeder átalakítja az antenna bemeneti impedanciáját bizonyos értékeire, amelyeket a feeder hossza határoz meg. Ugyanakkor az adagoló bármely szakaszában olyanok, hogy a megfelelő SWR-érték nem változik. Más szóval, ellentétben az antennától legtávolabbi feeder végére csökkentett impedanciával, ez nem függ a feeder hosszától, így az SWR-t közvetlenül az antennánál és attól bizonyos távolságban is mérheti (pl. , az adó-vevőnél).

Sok legenda kering a rádióamatőr körökben arról, hogy a "félhullámú átjátszók" állítólag javítják az SWR-t. Az a feeder, amelynek elektromos hossza fele az üzemi hullámhossznak (vagy annak egész számának), valóban "követő" - az antennától legtávolabbi végén lévő impedancia megegyezik az antenna bemeneti impedanciájával. Ennek a hatásnak az egyetlen előnye az antenna bemeneti impedanciájának távoli mérése. Mint már említettük, ez nem befolyásolja az SWR értéket (azaz az antenna-adagoló útjának energiaarányait).

Valójában, ha az SWR-t távolról mérik az adagoló és az antenna csatlakozási pontjától, a rögzített értéke mindig némileg eltér a valódi értéktől. Ezeket a különbségeket az adagoló veszteségei magyarázzák. Szigorúan meghatározottak, és csak a rögzített SWR értéket tudják "javítani". Ez a hatás azonban a gyakorlatban gyakran elhanyagolható, ha alacsony lineáris veszteséggel rendelkező kábelt használnak, és magának az adagolónak a hossza viszonylag kicsi.

Ha az antenna bemeneti impedanciája nem tisztán aktív és megegyezik a feeder karakterisztikus impedanciájával, akkor állóhullámok jönnek létre benne, amelyek a feeder mentén eloszlanak és az RF feszültség váltakozó minimumaiból és maximumaiból állnak.

ábrán. Az 1. ábra a vezeték feszültségeloszlását mutatja tisztán rezisztív terhelés mellett, amely valamivel nagyobb, mint az adagoló hullámimpedanciája. Ha a terhelésben reaktivitás van, a feszültség és az áram eloszlása ​​a ^ tengely mentén balra vagy jobbra tolódik el, a terhelés jellegétől függően. A minimumok és maximumok ismétlési periódusát a vonal hosszában az üzemi hullámhossz határozza meg (koaxiális adagolóban - a rövidítési tényező figyelembevételével). Jellemzőjük az SWR érték - a maximális és minimális feszültség aránya ebben a nagyon álló hullámban, azaz SWR \u003d Umax / Umin.

Ezeknek a feszültségeknek az értékét közvetlenül csak olyan mérővezetékek segítségével határozzák meg, amelyeket az amatőr gyakorlatban nem használnak (rövid hullámtartományban - és a professzionális gyakorlatban is) Ennek egyszerű az oka: hogy lehessen ennek a feszültségnek a vonal hosszában történő változásának méréséhez a hosszának észrevehetően nagyobbnak kell lennie, mint egy negyed hullám. Vagyis a legmagasabb, 28 MHz-es frekvenciatartományban is több méternek kell lennie, és ennek megfelelően az alacsony frekvenciákon még többnek.
Emiatt a feederben kisméretű előre és hátra hullámok szenzorait ("iránycsatoló") fejlesztették ki, amelyek alapján korszerű SWR mérőket készítenek a VHF rövidhullámsávjaiban és kisfrekvenciás szakaszában. sávban (kb. 500 MHz-ig). Nagyfrekvenciás feszültséget és áramokat (előre és hátra) mérnek a betápláló adott pontján, és ezen mérések alapján kiszámítják a megfelelő SWR-t. A matematika lehetővé teszi, hogy pontosan kiszámítsa ezekből az adatokból - ebből a szempontból a módszer teljesen őszinte. A probléma az érzékelők hibájában rejlik.

Az ilyen érzékelők működési fizikája szerint az áramot és a feszültséget az adagoló ugyanazon a pontján kell mérniük. Az érzékelőknek több változata is létezik - az egyik leggyakoribb lehetőség diagramja az ábrán látható. 2.

Úgy kell kialakítani, hogy a mérőegység antenna-ekvivalens (rezisztív, nem induktív terhelés, amelynek ellenállása megegyezik a betápláló hullámimpedanciájával) terhelésekor az érzékelőn a feszültség a kondenzátorokon lévő kapacitív elosztóról lekerüljön. A C1 és C2, valamint a T1 transzformátor fél szekunder tekercséről eltávolított áramérzékelő feszültsége azonos amplitúdójú volt, és pontosan 180°-kal, illetve 0°-kal eltolódott fázisban. Ezenkívül ezeket az arányokat fenn kell tartani a teljes frekvenciasávban, amelyre ezt az SWR-mérőt tervezték. Továbbá ezt a két RF feszültséget vagy összegzik (előremenő hullám regisztrálása), vagy kivonják (fordított hullám regisztrálása).
Az SWR rögzítésének ezen módszerében az első hibaforrás az, hogy az érzékelők, különösen a saját készítésű kiviteleknél, nem biztosítják a fenti arányokat a két feszültség között a teljes frekvenciasávban. Ennek eredményeként "rendszer kiegyensúlyozatlansága" van - az RF feszültség behatolása az előremenő hullámra vonatkozó információkat feldolgozó csatornából abba a csatornába, amely ezt a fordított hullám esetében végzi, és fordítva. E két csatorna szétválasztásának mértékét általában az eszköz irányítottsági tényezője jellemzi. Még a rádióamatőröknek szánt jónak tűnő készülékeknél is, és még inkább a házi készítésűeknél is ritkán haladja meg a 20 ... 25 dB-t.

Ez azt jelenti, hogy az ilyen "SWR mérő" leolvasásai nem megbízhatóak az alacsony SWR értékek meghatározásában. Sőt, a mérési pont terhelés jellegétől függően (és az adagoló hosszától is függ!) A valós értéktől való eltérések lehetnek egyik vagy másik irányú. Tehát az eszköz 20 dB irányítottsági tényezőjével az SWR = 2 értéke megfelelhet az eszköz 1,5 és 2,5 közötti értékeinek. Éppen ezért az ilyen eszközök ellenőrzésének egyik módszere egy olyan SWR mérése, amely nem egyenlő 1-gyel az üzemi hullámhossz negyedével eltérő betápláló hosszokon. Ha eltérő SWR értékeket kapunk, ez csak azt jelzi, hogy egy adott SWR mérő nem rendelkezik elegendő irányítással...
Nyilvánvalóan ez a hatás váltotta ki a legendát az adagoló hosszának az SWR-re gyakorolt ​​hatásáról.

Egy másik pont az ilyen eszközökben végzett mérések nem egészen "pontos" jellege (a feszültségről és az áramerősségről szóló információk olvasási pontjai nem egyeznek).

Ennek a hatásnak a hatása kevésbé jelentős. A másik hibaforrás az érzékelődiódák egyenirányítási hatékonyságának csökkenése alacsony RF feszültségeknél. Ezt a hatást a legtöbb rádióamatőr ismeri. Ez az SWR "javulásához" vezet alacsony értékein. Emiatt szinte soha nem használnak szilíciumdiódákat az SWR-mérőkben, amelyekben a nem hatékony egyenirányítás zónája sokkal nagyobb, mint a germánium- vagy Schottky-diódáké. Ennek a hatásnak a megléte egy adott eszközben könnyen ellenőrizhető a mérési teljesítményszint megváltoztatásával. Ha az SWR növekvő teljesítménnyel kezd „növekedni” (kis értékeiről beszélünk), akkor a fordított hullám regisztrálásáért felelős dióda egyértelműen alábecsüli a megfelelő feszültségértéket.

Ha az érzékelő egyenirányítóján az RF feszültség kisebb, mint 1 V (effektív érték), a voltmérő linearitása megsérül, beleértve a germánium diódákkal készülteket is. Ez a hatás minimalizálható, ha az SWR-mérő skáláját nem számítással kalibrálják (ahogy gyakran teszik), hanem a terhelés tényleges SWR-értékeivel.

És végül lehetetlen nem beszélni az adagoló külső fonalán átfolyó áramról. Ha nem tesznek megfelelő intézkedéseket, ez észrevehető lehet, és befolyásolhatja a készülék leolvasását. Ennek hiányában a valódi antennák SWR-jének mérésénél meg kell győződni.

Mindezek a problémák jelen vannak a gyárilag gyártott eszközökben, de különösen súlyosbítják a házi készítésű készülékeket. Tehát az ilyen eszközökben még az előre és hátrafelé irányuló hullámok érzékelőinek blokkján belüli elégtelen árnyékolás is fontos szerepet játszhat.

Ami a gyárilag gyártott készülékeket illeti, valós jellemzőik illusztrálására egy ben megjelent áttekintés adatai. Az ARRL laboratóriumában öt különböző vállalattól származó teljesítmény- és SWR mérőt teszteltek. Ár - 100-170 USD. Négy készülék kétmutatós előre és hátra (visszavert) teljesítményjelzőt használt, ami lehetővé tette az SWR érték azonnali leolvasását a készülék kombinált skáláján. Szinte minden eszköznél volt észrevehető teljesítménymérési hiba (akár 10 ... 15%), és észrevehető egyenetlensége volt a frekvenciában (a 2 ... 28 MHz-es frekvenciasávban). Vagyis arra lehet számítani, hogy az SWR leolvasás hibája nagyobb lesz, mint a megadott értékek. Ráadásul nem minden eszköz mutatott SWR=1-et az antenna megfelelőjére csatlakoztatva. Az egyik (nem a legolcsóbb) még 1,25-öt is mutatott 28 MHz-en.
Más szóval, óvatosnak kell lennie a házi SWR-mérők ellenőrzésekor a rádióamatőrök számára gyártott műszerek esetében. A fentiek fényében pedig meglehetősen nevetségesen hangzanak egyes rádióamatőrök azon kijelentései, amelyek gyakran hallhatók az éterben, vagy olvashatók rádióamatőr cikkekben az interneten vagy a magazinokban, hogy például 1,25-ös SWR-jük van. ... Igen, és a digitális kiolvasási értékek ilyen eszközökbe történő bevezetésének célszerűsége Az SWR nem tűnik olyan hasznosnak.

Borisz SZTEPANOV

állóhullám-arány

állóhullám-arány- Az átviteli vezetékben lévő állóhullám elektromos vagy mágneses térerőssége amplitúdója legnagyobb értékének a legkisebbhez viszonyított aránya.

Az antenna és az adagoló illesztési fokát jellemzi (az adó és az adagoló kimenetének illesztéséről is beszélnek) és frekvenciafüggő mennyiség. Az SWR reciprok értékét KBV-nek nevezik - a haladó hullám együtthatójának. Különbséget kell tenni az SWR és a VSWR (feszültség szerinti állóhullám-arány) értékei között: az elsőt a teljesítmény alapján számítják ki, a másodikat a feszültség amplitúdója alapján, és gyakrabban használják a gyakorlatban; általában ezek a fogalmak egyenértékűek.

A feszültség állóhullám-arányát a következő képlettel számítjuk ki: ,
ahol U 1és U 2 a beeső és a visszavert hullámok amplitúdója.
Kapcsolatot hozhat létre a KCBH és a tükrözési együttható Г között:
Az állóhullám-együttható értéke az S-paraméterek kifejezéseiből is megkapható (lásd alább).

Ideális esetben VSWR = 1, ami azt jelenti, hogy nincs visszavert hullám. Amikor egy visszavert hullám megjelenik, az SWR egyenes arányban növekszik az út és a terhelés közötti eltérés mértékével. Érvényes értékek VSWR a működési frekvencián vagy a frekvenciasávban különféle eszközök ben szabályozzák specifikációkés GOST-ok. Az általánosan elfogadható arányértékek 1,1 és 2,0 között vannak.

Az SWR értéke számos tényezőtől függ, például:

  • A mikrohullámú kábel és a mikrohullámú jelforrás hullámimpedanciája
  • Szabálytalanságok, tüskék a kábelekben vagy hullámvezetőkben
  • A kábelvágás minősége mikrohullámú csatlakozókban (aljzatokban)
  • Adapter csatlakozók jelenléte
  • Antenna impedancia a kábel csatlakozási pontján
  • A jelforrás és fogyasztó (antennák stb.) gyártási minősége és beállításai

A VSWR mérése például két, az ellentétes irányú útvonalban található iránycsatoló segítségével történik. Az űrtechnológiában a VSWR-t hullámvezető pályákba épített SWR érzékelőkkel mérik. A modern hálózati elemzők beépített VSWR érzékelőkkel is rendelkeznek.
A VSWR mérésénél figyelembe kell venni, hogy a kábelben a jelgyengülés mérési hibákhoz vezet. Ennek az az oka, hogy mind a beeső, mind a visszavert hullámok csillapodnak. Ilyen esetekben a VSWR kiszámítása a következőképpen történik:

Ahol Nak nek a visszavert hullám csillapítási együtthatója, amelyet a következőképpen számítunk ki:
itt NÁL NÉL- fajlagos csillapítás, dB/m;
L- kábelhossz, m;
a 2-es tényező pedig azt a tényt veszi figyelembe, hogy a mikrohullámú jelforrásból az antennába történő átvitel során és a visszaúton a jel csillapodik. Tehát a PK50-7-15 kábel használatakor a fajlagos csillapítás CB frekvenciákon (körülbelül 27 MHz) 0,04 dB / m, majd 40 m kábelhossz esetén a visszavert jel 0,04 2 40 \u003d 3,2 db . Ez 2,00-as tényleges VSWR-t eredményez, és a műszer csak 1,38-at fog olvasni; 3,00 valós érték mellett a készülék körülbelül 2,08-at fog mutatni.

A terhelés rossz (magas) SWR-értéke (N) nemcsak a hatékonyság romlásához vezet a terhelés csökkenése miatt hasznos erő. Egyéb következmények is lehetségesek:

  • Kudarc erős erősítő vagy tranzisztor, mivel a kimenetén (kollektorán) a kimenő jel feszültsége és a visszavert hullám összegez (legrosszabb esetben), ami meghaladhatja a maximumot megengedett feszültség félvezető csomópont.
  • A traktus egyenetlen frekvenciaválaszának romlása.
  • Konjugált kaszkádok gerjesztése.

Ennek kiküszöbölésére biztonsági szelepek vagy keringetőszivattyúk használhatók. De ha hosszan tartó, rossz terhelés mellett dolgoznak, megbukhatnak. Kis teljesítményű átviteli vonalakhoz illeszkedő csillapítók használhatók.

A VSWR kapcsolata egy kvadripólus S-paramétereivel

Az állóhullám-arány egyértelműen összefüggésbe hozható a négyvégű hálózat átviteli paramétereivel (S-paraméterek):

ahol a mért út bemenetéről érkező jel komplex reflexiós együtthatója;

SWR analógok külföldi kiadványokban

  • VSWR - a VSWR teljes analógja
  • SWR - az SWR teljes analógja

Megjegyzések


Wikimédia Alapítvány. 2010 .

A visszatérési veszteség, a reflexiós együttható és az állóhullám-arány a forrás, a terhelés és az átviteli vonal komplex impedanciáinak (elektromos impedanciáinak) konzisztenciájának/egybeesésének értékelésére szolgál. Tekintsük ezen paraméterek fizikai jelentését és kapcsolatukat.

Definíciók

A visszatérési veszteség (visszatérési veszteség, visszatérési veszteség) az átviteli vezetékben vagy szálban lévő megszakadásról visszaadott/visszavert jel teljesítményvesztesége. Ezt az értéket általában decibelben (dB) adják meg:

  • RL dB - visszatérési veszteség decibelben;
  • P pad - beeső teljesítmény;
  • P neg – visszavert teljesítmény.

A feszültségreflexiós együttható, Γ a visszavert és a beeső hullámok komplex feszültségamplitúdóinak aránya.

\[Γ = ( U_(neg) \over U_(pad) )\]

A visszaverődési együtthatót a Z terhelés és a Z forrás komplex ellenállása határozza meg:

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

Vegye figyelembe, hogy a negatív visszaverődési együttható azt jelenti, hogy a visszavert hullám 180°-kal fázison kívül van.

Állóhullám-arány (VSWR, VSWR, feszültség állóhullám-arány, SWR, VSWR) - az állóhullám feszültségamplitúdójának legnagyobb értékének a legkisebbhez viszonyított aránya.

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

Mivel az állóhullám amplitúdójának egyenetlen eloszlása ​​a vonal mentén a beeső és visszavert hullámok interferenciájából ("összeadásból és kivonásból") tudható be, akkor legmagasabb érték Az amplitúdó U st.waves.max hullámok a vonal mentén (azaz az amplitúdó értéke az antinóduson):

U pad + U neg

és a legkisebb amplitúdóérték (vagyis a csomóponti amplitúdóérték) az

U pad - U neg

Következésképpen

\[SWR = ( (U_(esés) + U_(neg)) \over (U_(esés) - U_(neg)) \]

Az SWR, a megtérülési veszteség és a tükrözési együttható közötti kapcsolat

Ha behelyettesíti az alábbi képleteket, és egyszerűen átalakítja őket, a következőket kapja:

\[Γ = ( (SWR-1) \over (SWR+1) )\]

\[SWR = ( (1+Γ) \over (1-Γ) )\]

\[Γ = 10^((-RL) \20 felett)\]

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

SWR, Return Loss és Reflection Conversion Table
Reflexiós együttható |Γ| ban ben %Visszatérési veszteség, dBállóhullám-arány
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
© Copyright 2022, Mastering PC - Internet. Skype. Közösségi hálózatok. Windows oktatóanyagok