Casa / Browser / Il parametro elettrico è il rapporto delle onde stazionarie. Cosa misura un misuratore SWR? Relazione tra SWR, Return Loss e Coefficiente di Riflessione

Il parametro elettrico è il rapporto delle onde stazionarie. Cosa misura un misuratore SWR? Relazione tra SWR, Return Loss e Coefficiente di Riflessione

Durante l'installazione e la configurazione dei sistemi di comunicazione radio, spesso misurano un valore non tutto e non del tutto chiaro chiamato SWR. Qual è questa caratteristica, oltre allo spettro di frequenza, indicata nelle caratteristiche delle antenne?
Noi rispondiamo:
Coefficiente onda stazionaria(SWR), rapporto d'onda viaggiante (TWR), return loss sono termini che caratterizzano il grado di adattamento del percorso in radiofrequenza.
Nelle linee di trasmissione ad alta frequenza, la corrispondenza dell'impedenza della sorgente del segnale all'impedenza d'onda della linea determina le condizioni per il passaggio del segnale. Se queste resistenze sono uguali, nella linea si verifica una modalità d'onda progressiva, in cui tutta la potenza della sorgente del segnale viene trasferita al carico.

La resistenza del cavo misurata in corrente continua dal tester mostrerà un minimo o un cortocircuito, a seconda di cosa è collegato all'altra estremità del cavo, e l'impedenza d'onda del cavo coassiale è determinata dal rapporto dei diametri di i conduttori interni ed esterni del cavo e le caratteristiche dell'isolante tra di loro. L'impedenza caratteristica è la resistenza che una linea fornisce a un'onda viaggiante di un segnale ad alta frequenza. L'impedenza dell'onda è costante lungo la linea e non dipende dalla sua lunghezza. Per le radiofrequenze l'impedenza d'onda della linea è considerata costante e puramente attiva. È approssimativamente uguale a:
dove L e C sono la capacità e l'induttanza distribuite della linea;




Dove: D è il diametro del conduttore esterno, d è il diametro del conduttore interno, è la costante dielettrica dell'isolante.
Quando si calcolano i cavi RF, si sforzano di ottenere un design ottimale che fornisca alti caratteristiche elettriche con il minor consumo di materiali.
Quando si utilizza il rame per i conduttori interno ed esterno del cavo RF, valgono le seguenti relazioni:
l'attenuazione minima nel cavo si ottiene con un rapporto di diametri

la massima resistenza elettrica si ottiene a:

massima potenza trasmessa a:

Sulla base di questi rapporti, vengono selezionate le impedenze d'onda dei cavi RF prodotti dall'industria.
L'accuratezza e la stabilità dei parametri del cavo dipendono dall'accuratezza della fabbricazione dei diametri dei conduttori interni ed esterni e dalla stabilità dei parametri dielettrici.
Non c'è riflesso in una linea perfettamente abbinata. Quando la resistenza del carico è uguale all'impedenza della linea di trasmissione, l'onda incidente è completamente assorbita dal carico, non ci sono onde riflesse e stazionarie. Questa modalità è chiamata modalità dell'onda mobile.
In corto circuito o lasciando al minimo la linea all'estremità della linea, l'onda incidente viene completamente riflessa all'indietro. L'onda riflessa viene sommata a quella incidente e l'ampiezza risultante in qualsiasi sezione della linea è la somma delle ampiezze dell'onda incidente e riflessa. La tensione massima è chiamata antinodo, la tensione minima è chiamata nodo di sollecitazione. Nodi e antinodi non si muovono rispetto alla linea di trasmissione. Questa modalità è chiamata modalità onda stazionaria.
Se un carico arbitrario è collegato all'uscita della linea di trasmissione, solo una parte dell'onda incidente viene riflessa. A seconda del grado di discrepanza, l'onda riflessa aumenta. Le onde stazionarie e viaggianti sono stabilite simultaneamente nella linea. Questa è una modalità wave mista o combinata.
Il rapporto dell'onda stazionaria (SWR) è una quantità adimensionale che caratterizza il rapporto tra le onde incidenti e riflesse nella linea, ovvero il grado di approssimazione alla modalità dell'onda viaggiante:
; come visto per definizione, l'SWR può variare da 1 a infinito;
L'SWR cambia in proporzione al rapporto tra la resistenza di carico e l'impedenza d'onda della linea:

Il rapporto d'onda viaggiante è il reciproco dell'SWR:
KBV= può variare da 0 a 1;

  • La perdita di ritorno è il rapporto tra la potenza dell'incidente e le onde riflesse, espresso in decibel.

o vice versa:
È conveniente utilizzare la perdita di ritorno quando si valuta l'efficienza di un percorso di alimentazione, quando le perdite del cavo espresse in dB/m possono essere semplicemente sommate con la perdita di ritorno.
L'ammontare della perdita di mismatch dipende dall'SWR:
in tempi o in decibel.
L'energia trasmessa con un carico scoordinato è sempre minore che con uno abbinato. Un trasmettitore operante su un carico inconsistente non fornisce alla linea tutta la potenza che darebbe ad uno abbinato. Non si tratta infatti di perdite di linea, ma di una diminuzione della potenza erogata alla linea dal trasmettitore. Come SWR influisce sulla riduzione può essere visto dalla tabella:

Potenza erogata al carico

Perdita di ritorno
RL

È importante capire che:

  • L'SWR è lo stesso in qualsiasi sezione della linea e non può essere regolato modificando la lunghezza della linea. Se le letture del misuratore SWR variano in modo significativo lungo la linea, ciò potrebbe indicare un effetto dell'antenna dell'alimentatore causato dalla corrente che scorre attraverso il lato esterno della guaina del cavo coassiale e/o un cattivo design del misuratore, ma non che il SWR varia lungo la linea.
  • La potenza riflessa non ritorna nel trasmettitore e non lo riscalda e non lo danneggia. Il danno può essere causato dal funzionamento dello stadio di uscita del trasmettitore su un carico non corrispondente. L'uscita dal trasmettitore, poiché alla sua uscita la tensione del segnale di uscita e l'onda riflessa possono svilupparsi in caso sfavorevole, può avvenire a causa del superamento della tensione massima consentita della giunzione del semiconduttore.
  • L'elevato SWR in un alimentatore coassiale, causato da un significativo disallineamento tra l'impedenza caratteristica della linea e l'impedenza di ingresso dell'antenna, non provoca di per sé la comparsa di corrente RF sulla superficie esterna della guaina del cavo e la radiazione del linea di alimentazione.

L'SWR viene misurato, ad esempio, utilizzando due accoppiatori direzionali collegati al percorso in direzioni opposte o un riflettometro a ponte di misura, che consente di ottenere segnali proporzionali al segnale incidente e riflesso.

Vari strumenti possono essere utilizzati per misurare SWR. Dispositivi sofisticati includono un generatore di frequenza ampio, che consente di vedere un'immagine panoramica dell'SWR. I dispositivi semplici sono costituiti da accoppiatori e un indicatore e viene utilizzata una sorgente di segnale esterna, ad esempio una stazione radio.

Ad esempio, un RK2-47 a due blocchi, grazie a un riflettometro a ponte a banda larga, ha fornito misurazioni nell'intervallo 0,5-1250 MHz.


P4-11 è stato utilizzato per misurare il VSWR, la fase del coefficiente di riflessione, il modulo e la fase del guadagno nell'intervallo 1-1250 MHz.
Strumenti importati per misurare SWR che sono diventati classici da Bird e Telewave:

O più facile ed economico:

I misuratori panoramici semplici ed economici di AEA sono popolari:

La misurazione SWR può essere effettuata sia in un punto specifico dello spettro che in un panorama. In questo caso, i valori SWR nello spettro specificato possono essere visualizzati sullo schermo dell'analizzatore, il che è utile per sintonizzare un'antenna specifica ed elimina una mancanza durante il taglio dell'antenna.
La maggior parte degli analizzatori di sistema dispone di teste di controllo - ponti riflettometrici che consentono di misurare l'SWR in un punto di frequenza o in un panorama con elevata precisione:

Una misurazione pratica consiste nel collegare il misuratore al connettore del dispositivo in prova oa un'interruzione nel percorso quando si utilizza un dispositivo passante. Il valore SWR dipende da molti fattori:

  • Piegature, difetti, disomogeneità, aderenze nei cavi.
  • Qualità della terminazione dei cavi nei connettori RF.
  • Disponibilità di connettori adattatori
  • Ingresso di umidità nei cavi.

Quando si misura l'SWR di un'antenna attraverso un alimentatore con perdita, il segnale di prova nella linea viene attenuato e l'alimentatore introdurrà un errore corrispondente alle perdite in esso. Sia le onde incidenti che quelle riflesse subiscono un'attenuazione. In tali casi, il VSWR viene calcolato:
dove K è il coefficiente di attenuazione dell'onda riflessa, che si calcola: k=2BL; A- attenuazione specifica, dB/m; l- lunghezza del cavo, m, mentre
fattore 2 tiene conto del fatto che il segnale viene attenuato due volte: sulla via dell'antenna e sulla via dall'antenna alla sorgente, sulla via del ritorno.
Ad esempio, utilizzando un cavo con un'attenuazione specifica di 0,04 dB/m, l'attenuazione del segnale su una lunghezza dell'alimentatore di 40 metri sarà di 1,6 dB in ciascuna direzione, per un totale di 3,2 dB. Ciò significa che invece del valore effettivo di SWR = 2.0, il dispositivo mostrerà 1.38; con SWR = 3.00, il dispositivo mostrerà circa 2.08.

Ad esempio, se si sta testando un percorso di alimentazione con una perdita di 3 dB, un'antenna con un SWR di 1,9 e si utilizza un trasmettitore da 10 W come sorgente di segnale per un misuratore di passaggio, la potenza incidente misurata dallo strumento sarà 10W. Il segnale dato verrà attenuato dall'alimentatore di 2 volte, 0,9 del segnale in ingresso verrà riflesso dall'antenna e, infine, il segnale riflesso sulla strada per il dispositivo verrà attenuato di altre 2 volte. Il dispositivo mostrerà onestamente il rapporto tra i segnali incidente e riflesso, la potenza incidente è 10 W e la potenza riflessa è 0,25 W. L'SWR sarà 1,37 invece di 1,9.

Se viene utilizzato un dispositivo con un generatore integrato, la potenza di questo generatore potrebbe non essere sufficiente per creare la tensione richiesta sul rilevatore di onde riflesse e vedrai una traccia di rumore.

In generale, lo sforzo impiegato per ridurre l'SWR al di sotto di 2:1 in qualsiasi linea coassiale non comporta un aumento dell'efficienza di radiazione dell'antenna ed è consigliabile nei casi in cui il circuito di protezione del trasmettitore è attivato, ad esempio, all'SWR > 1,5 o i circuiti dipendenti dalla frequenza collegati all'alimentatore sono desintonizzati.

La nostra azienda offre vasta gamma strumenti di misura di vari produttori, li considereremo brevemente:
MFJ
MFJ-259– un dispositivo abbastanza facile da usare per misurazioni complesse di parametri di sistemi operanti nell'intervallo da 1 a 170 MHz.

Il misuratore SWR MFJ-259 è molto compatto e può essere utilizzato con entrambi fonte esterna alimentazione a bassa tensione e con un set interno di batterie AA.

MFJ-269
Il misuratore SWR MFJ-269 è uno strumento combinato autoalimentato compatto.
L'indicazione delle modalità operative viene eseguita sul display a cristalli liquidi e i risultati della misurazione - sugli strumenti LCD e puntatori situati sul pannello frontale.
MFJ-269 ti consente di produrre un gran numero di misure aggiuntive dell'antenna: impedenza RF, perdite dei cavi e loro lunghezze elettriche fino al punto di rottura o cortocircuito.


Specifiche

Gamma di frequenza, MHz

Caratteristiche misurate

  • lunghezza elettrica (in piedi o gradi);
  • perdite della linea di alimentazione (dB);
  • capacità (pF);
  • impedenza o valore Z (ohm);
  • angolo di fase dell'impedenza (in gradi);
  • induttanza (µH);
  • reattanza o X (ohm);
  • resistenza attiva o R (ohm);
  • frequenza di risonanza(MHz);
  • perdita di ritorno (dB);
  • frequenza del segnale (MHz);
  • SWR (Zo programmabile).

200x100x65 mm

La gamma di frequenza operativa del misuratore SWR è suddivisa in sottocampi: 1,8 ... 4 MHz, 27 ... 70 MHz, 415 ... 470 MHz, 4,0 ... 10 MHz, 70 ... 114 MHz, 10 . .. 27 MHz, 114 ... 170 MHz

SWR e misuratori di potenzacometa
La serie di potenza e SWR Comet è rappresentata da tre modelli: CMX-200 (SWR e misuratore di potenza, 1.8-200 MHz, 30/300/3 kW), CMX-1 (SWR e misuratore di potenza, 1.8-60 MHz, 30/ 300/3kW) e, di maggior interesse, il CMX2300 T (SWR e Power Meter, 1.8-60/140-525MHz, 30/300/3kW, 20/50/200W)
CMX2300T
Il misuratore di potenza e SWR CMX-2300 è costituito da due sistemi indipendenti nelle gamme 1,8-200 MHz e 140-525 MHz, con la possibilità di misurare simultaneamente queste gamme. La struttura passante del dispositivo e, di conseguenza, una bassa perdita di potenza consente di eseguire misurazioni per lungo tempo.


Specifiche

Gamma M1

Portata M2

intervallo di frequenze

1,8 - 200MHz

140-525MHz

Area di misurazione della potenza

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

Intervallo di misurazione della potenza

Errore di misurazione della potenza

±10% (fondo scala)

Area di misurazione SWR

da 1 a infinito

Resistenza

ROS residuo

1.2 o meno

Perdita di inserzione

0,2 dB o meno

Potenza minima per misure SWR

Circa 6W.

A forma di M

Alimentazione per retroilluminazione

11-15V corrente continua, circa 450 mA

Dimensioni (dati tra parentesi comprese le sporgenze)

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

1540 circa

Misuratori di potenza e SWRNissen
Spesso il lavoro in cantiere non richiede un quadro complesso e completo, ma piuttosto uno strumento funzionale e di facile utilizzo. La serie Nissen di misuratori di potenza e SWR è proprio questi "cavalli da lavoro".
La semplice struttura pass-through e l'elevato limite di potenza fino a 200 W, insieme allo spettro di frequenza di 1,6-525 MHz, rendono i dispositivi Nissen uno strumento molto prezioso dove non è necessaria una caratteristica di linea complessa, ma velocità e accuratezza della misurazione.
NISSEI TX-502
Nissen TX-502 può fungere da rappresentante caratteristico della serie di contatori Nissen. Misura delle perdite dirette e di ritorno, misura del ROS, pannello a freccia con graduazione ben visibile. Massima funzionalità con un design essenziale. E allo stesso tempo, nel processo di sintonizzazione delle antenne, questo è spesso abbastanza per un'implementazione rapida ed efficiente di un sistema di comunicazione e regolazione del canale.

Sei l'orgoglioso proprietario di un portatile o autoradio? Ora è il momento di preparare la radio per il lavoro. La parte meccanica del lavoro descritta dal produttore nelle istruzioni non causa problemi: ciò richiede un set minimo di strumenti e un po 'di ingegno. Ma con la messa a punto dell'antenna non è così semplice.

Se, seguendo lo schema, colleghi meccanicamente i fili, molto probabilmente non sarai ascoltato. Iniziamo a capire e sorge la domanda: qual è il rapporto di onde stazionarie dell'antenna, o SWR, se l'istruzione è in inglese.

Questo è un coefficiente che mostra quanta energia delle onde radio va all'antenna e quanta ritorna all'alimentatore. Senza impostazione corretta SWR il tuo walkie-talkie non funzionerà correttamente e non fornirà una comunicazione confortevole.

Rapporto d'onda stazionaria dell'antenna

Se è abbastanza semplice, allora questo è un numero sul dispositivo di misurazione che caratterizza le impostazioni corrette della tua stazione radio. Cerchiamo di capire l'essenza fisica di SWR.

Le onde radio si propagano in una guida d'onda, un percorso di alimentazione dell'antenna. Cioè, il segnale proveniente dal trasmettitore cade sull'antenna attraverso un collegamento via cavo. Senza approfondire la teoria delle onde, l'utente della stazione radio deve capire che in ogni guida d'onda ci sono onde incidenti e riflesse. Le onde incidenti arrivano direttamente all'antenna, e quelle riflesse ritornano all'alimentatore e non fanno altro che riscaldare l'atmosfera circostante. Tutte le onde tendono a sommarsi. Come risultato della somma delle ampiezze delle onde riflesse e incidenti, crea un campo irregolare lungo l'intera lunghezza del cavo di alimentazione. Pertanto, si forma la perdita di ritorno dell'SWR. Più ce ne sono, più segnale più debole la tua stazione radio e gli abbonati peggiori ti sentiranno.

Gli esperti distinguono tra rapporti di onde stazionarie di tensione (VSWR) e rapporti di potenza (VSWR). In pratica, questi concetti sono così interconnessi che non c'è alcuna differenza per un utente che imposta la sua stazione radio.

Rapporto di onde stazionarie: formula di calcolo

Il coefficiente KSV durante l'impostazione della stazione radio non viene calcolato mediante formule, ma viene determinato utilizzando un dispositivo speciale. Cos'è un misuratore SWR? È facile per l'utente dispositivo elettronico, che mostra la differenza nelle ampiezze delle oscillazioni, e questo è il coefficiente dell'onda stazionaria.

La formula di calcolo dell'SWR non è delle più complicate:

ROS = Umax/Umin

In esso, al numeratore e al denominatore, le ampiezze massima e minima sono:

  • Umax è la somma delle potenze dell'onda incidente e riflessa;
  • Umin - la differenza tra la modalità dell'incidente e il segnale riflesso.

È facile concludere che se Umax e Umin sono uguali, l'SWR sarà uguale a uno e queste sono le condizioni ideali per il funzionamento efficiente della tua stazione radio. Ma poiché non ci sono condizioni ideali in natura, quando si regola l'SWR dell'antenna, dovrai provare a portare l'SWR a uno.

Cosa può causare un alto SWR? Molti fattori:

  • impedenza d'onda del cavo e sorgente del segnale radio;
  • spike non corretto, disomogeneità delle guide d'onda;
  • taglio di scarsa qualità del cavo nei lobi dei connettori;
  • adattatori;
  • maggiore resistenza alla giunzione del cavo con l'antenna;
  • assemblaggio di scarsa qualità del trasmettitore e VSWR dell'antenna.

Se non entriamo nelle formule per il calcolo dell'SWR, che interessano poco al proprietario di un'autoradio, passiamo all'aspetto pratico della messa a punto dell'antenna.

Come misurare l'SWR

Prima di tutto, hai bisogno di un misuratore SWR. Può essere acquistato o affittato. Quindi:

  • accendere la radio e impostare il suo interruttore sulla posizione SWR;
  • premere la trasmissione sul PTT e regolare il misuratore SWR per portare la freccia al massimo;
  • cliccare su REF e premere nuovamente il PTT;
  • guarda cosa mostra la freccia sulla scala SWR: questo è il tuo SWR.

Lui, ovviamente, sarà lontano dall'unità ideale, ma ora hai qualcosa da fare. A proposito, con un indicatore all'interno:

  • 1.1-1.5 può funzionare;
  • 1.5-2.5 - in linea di principio soddisfacente;
  • più di 2,5 - devi lavorare.

Cosa fare? Questo è l'argomento di un grande articolo separato o un motivo per rivolgersi a un maestro che sa cos'è l'SWR e come lavorarci.

Puoi acquistare un dispositivo per determinare SWR in questo momento sul nostro sito web. Il catalogo presenta alla tua attenzione modifiche professionali e amatoriali dei marchi VEGA e Optim, che possono essere utilizzate non solo durante l'installazione dell'antenna, ma anche per il monitoraggio continuo del funzionamento della stazione radio.

Oggi, i misuratori SWR sono disponibili su quasi tutte le stazioni radio amatoriali - integrati in apparecchiature proprietarie, strumenti di marca indipendenti o fatti in casa. I loro risultati
lavoro (SWR del percorso antenna-alimentatore) sono ampiamente discussi dai radioamatori.

Come è noto, il rapporto di onde stazionarie nell'alimentatore è determinato univocamente dall'impedenza di ingresso dell'antenna e dall'impedenza d'onda dell'alimentatore. Questa caratteristica del percorso antenna-alimentatore non dipende né dal livello di potenza né dall'impedenza di uscita del trasmettitore. In pratica, deve essere misurato a una certa distanza dall'antenna, il più delle volte direttamente al ricetrasmettitore. È noto che l'alimentatore trasforma l'impedenza di ingresso dell'antenna in alcuni suoi valori, che sono determinati dalla lunghezza dell'alimentatore. Ma allo stesso tempo, in qualsiasi sezione dell'alimentatore, sono tali che il valore SWR corrispondente non cambia. In altre parole, a differenza dell'impedenza ridotta all'estremità dell'alimentatore più lontana dall'antenna, essa non dipende dalla lunghezza dell'alimentatore, quindi è possibile misurare il ROS sia direttamente all'antenna che a una certa distanza da essa (ad esempio , al ricetrasmettitore).

Ci sono molte leggende nei circoli radioamatoriali sui "ripetitori a semionda" che presumibilmente migliorano l'SWR. Un alimentatore con una lunghezza elettrica pari alla metà della lunghezza d'onda operativa (o un numero intero di esse) è effettivamente un "follower" - l'impedenza all'estremità più lontana dall'antenna sarà uguale all'impedenza di ingresso dell'antenna. L'unico vantaggio di questo effetto è la capacità di misurare a distanza l'impedenza di ingresso dell'antenna. Come già notato, ciò non influenza il valore SWR (cioè i rapporti di energia nel percorso alimentatore-antenna).

Infatti, quando l'SWR viene misurato a distanza dal punto di connessione dell'alimentatore all'antenna, il suo valore registrato è sempre leggermente diverso da quello reale. Queste differenze sono spiegate dalle perdite nell'alimentatore. Sono rigorosamente determinati e possono solo "migliorare" il valore SWR registrato. Tuttavia, questo effetto è spesso trascurabile nella pratica se si utilizza un cavo con basse perdite lineari e la lunghezza dell'alimentatore stesso è relativamente breve.

Se l'impedenza di ingresso dell'antenna non è puramente attiva e uguale all'impedenza caratteristica dell'alimentatore, in essa si stabiliscono onde stazionarie, che sono distribuite lungo l'alimentatore e sono costituite da minimi e massimi alternati della tensione RF.

Sulla fig. 1 mostra la distribuzione della tensione nella linea con un carico puramente resistivo, leggermente superiore all'impedenza d'onda dell'alimentatore. Se c'è reattività nel carico, la distribuzione di tensione e corrente viene spostata a sinistra oa destra lungo l'asse ^, a seconda della natura del carico. Il periodo di ripetizione dei minimi e dei massimi lungo la lunghezza della linea è determinato dalla lunghezza d'onda operativa (in un alimentatore coassiale - tenendo conto del fattore di accorciamento). La loro caratteristica è il valore SWR, il rapporto tra la tensione massima e minima in questa stessa onda stazionaria, ad es. SWR \u003d Umax / Umin.

I valori di queste tensioni sono determinati direttamente solo con l'ausilio di linee di misura, che non vengono utilizzate nella pratica amatoriale (nella gamma delle onde corte - e anche nella pratica professionale) Il motivo è semplice: per poter per misurare le variazioni di questa tensione lungo la lunghezza della linea, la sua lunghezza deve essere notevolmente maggiore di un quarto d'onda. In altre parole, anche per la gamma di frequenza più alta di 28 MHz, dovrebbero essere già diversi metri e, di conseguenza, ancora di più per le gamme di bassa frequenza.
Per questo motivo sono stati sviluppati sensori di piccole dimensioni di onde avanti e indietro nell'alimentatore ("accoppiatori direzionali"), sulla base dei quali vengono realizzati i moderni misuratori di SWR nelle bande delle onde corte e nella sezione a bassa frequenza del VHF banda (fino a circa 500 MHz). Misurano la tensione e le correnti ad alta frequenza (avanti e indietro) in un punto specifico dell'alimentatore e, sulla base di queste misurazioni, viene calcolato il corrispondente SWR. La matematica ti consente di calcolarlo esattamente da questi dati: da questo punto di vista il metodo è assolutamente onesto. Il problema sta nell'errore dei sensori in quanto tali.

Secondo la fisica di funzionamento di tali sensori, devono misurare corrente e tensione nello stesso punto dell'alimentatore. Esistono diverse versioni di sensori: un diagramma di una delle opzioni più comuni è mostrato in Fig. 2.

Devono essere progettati in modo tale che quando l'unità di misura è caricata con un'antenna equivalente (carico resistivo non induttivo con una resistenza pari all'impedenza d'onda dell'alimentatore), la tensione sul sensore, che viene rimossa dal partitore capacitivo sui condensatori C1 e C2, e la tensione sul sensore di corrente, che viene rimosso dalle metà dell'avvolgimento secondario del trasformatore T1, erano uguali in ampiezza e sfasate esattamente di 180° o 0°, rispettivamente. Inoltre, questi rapporti devono essere mantenuti nell'intera banda di frequenza per la quale questo misuratore SWR è progettato. Inoltre, queste due tensioni RF vengono sommate (registrazione dell'onda diretta) o sottratte (registrazione dell'onda inversa).
La prima fonte di errori in questo metodo di registrazione dell'SWR è che i sensori, specialmente nei progetti autocostruiti, non forniscono i suddetti rapporti tra le due tensioni sull'intera banda di frequenza. Di conseguenza, c'è uno "squilibrio di sistema": la penetrazione della tensione RF dal canale che elabora le informazioni sull'onda diretta nel canale che lo fa per l'onda inversa e viceversa. Il grado di disaccoppiamento di questi due canali è solitamente caratterizzato dal fattore di direttività del dispositivo. Anche per dispositivi apparentemente buoni destinati ai radioamatori, e ancor di più per quelli fatti in casa, raramente supera i 20 ... 25 dB.

Ciò significa che non ci si può fidare delle letture di un tale "misuratore SWR" per determinare valori bassi di SWR. Inoltre, a seconda della natura del carico nel punto di misurazione (e dipende dalla lunghezza dell'alimentatore!) Le deviazioni dal valore reale possono essere in una direzione o nell'altra. Quindi, con un fattore di direttività del dispositivo di 20 dB, il valore di SWR = 2 può corrispondere alle letture del dispositivo da 1,5 a 2,5. Ecco perché uno dei metodi per controllare tali dispositivi è misurare un SWR diverso da 1 a lunghezze di alimentazione che differiscono di un quarto della lunghezza d'onda operativa. Se si ottengono valori SWR diversi, ciò indica solo che un particolare misuratore SWR ha una direttività insufficiente ...
È questo effetto che apparentemente ha dato origine alla leggenda sull'effetto della lunghezza dell'alimentatore sull'SWR.

Un altro punto non è proprio una natura "punto" delle misurazioni in tali dispositivi (i punti di lettura delle informazioni su tensione e corrente non corrispondono).

L'influenza di questo effetto è meno significativa. Un'altra fonte di errori è la diminuzione dell'efficienza di raddrizzamento dei diodi sensori a basse tensioni RF. Questo effetto è noto alla maggior parte dei radioamatori. Porta ad un "miglioramento" dell'SWR ai suoi bassi valori. Per questo motivo i diodi al silicio non vengono quasi mai utilizzati nei misuratori SWR, in cui la zona di raddrizzamento inefficiente è molto più ampia di quella dei diodi al germanio o Schottky. La presenza di questo effetto in un particolare dispositivo è facilmente verificabile modificando il livello di potenza a cui vengono effettuate le misurazioni. Se l'SWR inizia ad "aumentare" con l'aumentare della potenza (stiamo parlando dei suoi piccoli valori), allora il diodo responsabile della registrazione dell'onda inversa sottostima chiaramente il valore di tensione corrispondente.

Quando la tensione RF sul raddrizzatore del sensore è inferiore a 1 V (valore effettivo), viene violata la linearità del voltmetro, compresi quelli realizzati con diodi al germanio. Questo effetto può essere minimizzato calibrando la scala del misuratore SWR non mediante calcolo (come spesso si fa), ma dai valori effettivi SWR del carico.

E, infine, è impossibile non menzionare la corrente che scorre attraverso la treccia esterna dell'alimentatore. Se non vengono prese le misure appropriate, può essere evidente e influenzare le letture del dispositivo. In sua assenza, è necessario accertarsi quando si misura l'SWR di antenne reali.

Tutti questi problemi sono presenti nei dispositivi fabbricati in fabbrica, ma sono particolarmente aggravati nei progetti fatti in casa. Quindi, in tali dispositivi, anche una schermatura insufficiente all'interno del blocco di sensori di onde in avanti e all'indietro può svolgere un ruolo importante.

Per quanto riguarda i dispositivi fabbricati in fabbrica, per illustrarne le reali caratteristiche, i dati di una recensione pubblicata in. Cinque misuratori di potenza e SWR di diverse aziende sono stati testati nel laboratorio ARRL. Prezzo: da 100 a 170 dollari USA. Quattro dispositivi utilizzavano indicatori a due lancette della potenza diretta e inversa (riflessa), che consentivano di leggere immediatamente il valore SWR sulla scala combinata del dispositivo. Quasi tutti i dispositivi presentavano un notevole errore di misurazione della potenza (fino al 10 ... 15%) e una notevole irregolarità della sua indicazione in frequenza (nella banda di frequenza di 2 ... 28 MHz). Cioè, ci si può aspettare che l'errore nella lettura SWR sia superiore ai valori dati. Inoltre, non tutti i dispositivi, essendo collegati all'antenna equivalente, mostravano SWR=1. Uno di questi (non il più economico) mostrava addirittura 1,25 a 28 MHz.
In altre parole, devi stare attento quando controlli i misuratori SWR fatti in casa per strumenti prodotti per radioamatori. E alla luce di quanto sopra, le dichiarazioni di alcuni radioamatori suonano abbastanza ridicole, che spesso possono essere ascoltate in onda o lette in articoli di radioamatori su Internet o su riviste, che hanno un SWR, ad esempio, 1.25 . .. Sì, e l'opportunità di introdurre valori di lettura digitale in tali dispositivi L'SWR non sembra essere poi così utile.

Boris STEPANOV

rapporto d'onda stazionaria

rapporto d'onda stazionaria- Il rapporto tra il valore più grande dell'ampiezza dell'intensità del campo elettrico o magnetico di un'onda stazionaria nella linea di trasmissione e il più piccolo.

Caratterizza il grado di corrispondenza dell'antenna e dell'alimentatore (si parla anche di corrispondenza dell'uscita del trasmettitore e dell'alimentatore) ed è una quantità dipendente dalla frequenza. Il valore reciproco dell'SWR è chiamato KBV - il coefficiente dell'onda viaggiante. È necessario distinguere tra i valori di SWR e VSWR (rapporto di onde stazionarie per tensione): il primo è calcolato in base alla potenza, il secondo in base all'ampiezza della tensione e viene utilizzato più spesso nella pratica; in generale, questi concetti sono equivalenti.

Il rapporto dell'onda stazionaria di tensione è calcolato dalla formula: ,
dove U1 e U2 sono rispettivamente le ampiezze delle onde incidente e riflessa.
È possibile stabilire una relazione tra KCBH e il coefficiente di riflessione Ã:
Inoltre, il valore del coefficiente dell'onda stazionaria può essere ottenuto dalle espressioni per i parametri S (vedi sotto).

Idealmente, VSWR = 1, il che significa che non c'è onda riflessa. Quando appare un'onda riflessa, l'SWR aumenta in proporzione diretta al grado di discrepanza tra il percorso e il carico. Valori validi VSWR alla frequenza operativa o nella banda di frequenza per vari dispositivi regolamentato in specifiche e GOST. I valori di rapporto generalmente accettabili sono compresi tra 1,1 e 2,0.

Il valore SWR dipende da molti fattori, ad esempio:

  • Impedenza d'onda del cavo a microonde e della sorgente del segnale a microonde
  • Irregolarità, picchi nei cavi o nelle guide d'onda
  • La qualità del taglio dei cavi nei connettori a microonde (prese)
  • Presenza di connettori adattatori
  • Impedenza dell'antenna nel punto di connessione del cavo
  • La qualità di fabbricazione e le impostazioni della sorgente del segnale e dell'utenza (antenne, ecc.)

Il ROS viene misurato, ad esempio, utilizzando due accoppiatori direzionali inclusi nel percorso nella direzione opposta. Nella tecnologia spaziale, il VSWR viene misurato dai sensori SWR integrati nei percorsi della guida d'onda. I moderni analizzatori di rete hanno anche sensori VSWR integrati.
Quando si misura il ROS, si deve tenere conto del fatto che l'attenuazione del segnale nel cavo porta a errori di misura. Questo perché sia ​​l'onda incidente che quella riflessa sono attenuate. In tali casi, il VSWR viene calcolato come segue:

Dove Perè il coefficiente di attenuazione dell'onda riflessa, che si calcola come segue: ,
qui A- attenuazione specifica, dB/m;
l- lunghezza del cavo, m;
e il fattore 2 tiene conto del fatto che il segnale è attenuato durante la trasmissione dalla sorgente del segnale a microonde all'antenna e durante il ritorno. Quindi, quando si utilizza il cavo PK50-7-15, l'attenuazione specifica alle frequenze CB (circa 27 MHz) è di 0,04 dB / m, quindi con una lunghezza del cavo di 40 m, il segnale riflesso si attenuerà di 0,04 2 40 \u003d 3,2 db . Ciò si tradurrà in un VSWR effettivo di 2,00 e lo strumento leggerà solo 1,38; con un valore reale di 3,00, il dispositivo mostrerà circa 2,08.

Un valore scarso (alto) dell'SWR (N) del carico porta non solo a un deterioramento dell'efficienza dovuto a una diminuzione del carico potere utile. Sono possibili anche altre conseguenze:

  • Fallimento potente amplificatore o un transistor, poiché alla sua uscita (collettore) si sommano (nel peggiore dei casi) la tensione del segnale di uscita e l'onda riflessa, che può superare il massimo tensione ammissibile giunzione semiconduttore.
  • Deterioramento della risposta in frequenza irregolare del tratto.
  • Eccitazione di cascate coniugate.

Per eliminarlo si possono utilizzare valvole di sicurezza o circolatori. Ma con un lavoro prolungato su un cattivo carico, possono fallire. Per le linee di trasmissione a bassa potenza, è possibile utilizzare attenuatori corrispondenti.

Relazione del VSWR con i parametri S di un quadripolo

Il rapporto delle onde stazionarie può essere correlato in modo univoco ai parametri di trasmissione della rete a quattro terminali (parametri S):

dove è il coefficiente di riflessione complesso del segnale dall'ingresso del percorso misurato;

Analoghi SWR in pubblicazioni straniere

  • VSWR - un analogo completo di VSWR
  • SWR - analogo completo di SWR

Appunti


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La perdita di ritorno, il coefficiente di riflessione e il rapporto dell'onda stazionaria vengono utilizzati per valutare la coerenza/coincidenza delle impedenze complesse (impedenze elettriche) della sorgente, del carico e della linea di trasmissione. Considera il significato fisico di questi parametri e la loro relazione.

Definizioni

La perdita di ritorno (perdita di ritorno, perdita di ritorno) è la perdita di potenza nel segnale restituito/riflesso dalla discontinuità nella linea di trasmissione o fibra. Questo valore è solitamente espresso in decibel (dB):

  • RL dB - perdita di ritorno in decibel;
  • P pad - potenza incidente;
  • P neg - potenza riflessa.

Il coefficiente di riflessione della tensione, Γ è il rapporto tra le ampiezze di tensione complesse delle onde riflesse e incidenti.

\[Γ = ( U_(neg) \over U_(pad) )\]

Il coefficiente di riflessione è determinato dalle complesse resistenze del carico Z carico e della sorgente Z sorgente:

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

Si noti che un coefficiente di riflessione negativo significa che l'onda riflessa è sfasata di 180°.

Rapporto di onde stazionarie (VSWR, VSWR, rapporto di onde stazionarie di tensione, SWR, VSWR) - il rapporto tra il valore più grande dell'ampiezza della tensione dell'onda stazionaria e il più piccolo.

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

Poiché la distribuzione irregolare dell'ampiezza dell'onda stazionaria lungo la linea è dovuta all'interferenza ("addizione e sottrazione") delle onde incidenti e riflesse, allora valore più alto ampiezza U st.waves.max onde lungo la linea (ovvero il valore dell'ampiezza all'antinodo) è:

U pad + U neg

e il valore di ampiezza più piccolo (ovvero il valore di ampiezza nel nodo) è

U pad - U neg

Di conseguenza

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

Relazione tra SWR, Return Loss e Coefficiente di Riflessione

Sostituendo nelle formule seguenti e semplicemente convertendole, ottieni quanto segue:

\[Γ = ( (SWR-1) \over (SWR+1) )\]

\[SWR = ( (1+Γ) \su (1-Γ) )\]

\[Γ = 10^((-RL) \oltre 20)\]

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

Tabella di conversione SWR, perdita di ritorno e riflessione
Coefficiente di riflessione |Γ| in %Perdita di ritorno, dBrapporto d'onda stazionaria
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