КСВН (известный как Коэффициент стоячей волны по напряжению) - это мера того, насколько эффективно радиочастотная мощность передается от источника питания через линию передачи в нагрузку (например, от Усилитель мощности через линию электропередачи, к антенна).

Стоячие волны являются ключевым значением для любой системы, использующей линии передачи / фидеры, где измерения КСВН, Коэффициент стоячей волны важен.

Стоячие волны являются важной проблемой при рассмотрении фидеров / линий электропередачи, а также коэффициента стоячей волны или, чаще, коэффициента стоячей волны, VSWR служит для измерения уровня стоячих волн на фидере.

Стоячие волны представляют собой мощность, которая не принимается нагрузкой и отражается назад вдоль линии передачи или фидера.

Хотя стоячие волны и VSWR очень важны, часто теория и расчеты VSWR могут маскировать представление о том, что на самом деле происходит. К счастью, можно получить хорошее представление о теме, не углубляясь слишком глубоко в теорию VSWR.

СтэнОсновы Ding Wave
Рассматривая системы, которые включают в себя линии передачи, необходимо понимать, что источники, линии передачи / фидеры и нагрузки имеют характеристическое сопротивление. 50Ω является очень распространенным стандартом для радиочастотных приложений, хотя в некоторых системах иногда могут наблюдаться другие импедансы.

Чтобы получить максимальную передачу мощности от источника к линии передачи или линии передачи к нагрузке, будь то резистор, вход в другую систему или антеннауровни сопротивления должны совпадать.

Другими словами, для системы 50Ω источник или генератор сигнала должны иметь сопротивление источника 50Ω, линия передачи должна быть 50Ω, а также нагрузка.

Подходящий фидер и нагрузка необходимы для максимальной передачи мощности

Проблемы возникают, когда мощность передается в линию электропередачи или фидер и движется к нагрузке. Если имеется несоответствие, то есть полное сопротивление нагрузки не совпадает с сопротивлением линии передачи, то передача всей мощности невозможна.

Поскольку мощность не может исчезнуть, энергия, которая не передается в нагрузку, должна куда-то уходить, и там она движется обратно вдоль линии передачи назад к источнику.

Мощность отражается, когда сопротивление фидера и нагрузки не соответствует

См. также: Зачем мне нужна передающая цепь перед антенной?

Когда это происходит, напряжения и токи прямых и отраженных волн в фидере складываются или вычитаются в разных точках фидера в соответствии с фазами. Таким образом, создаются стоячие волны.

Способ, которым происходит эффект, можно продемонстрировать с помощью длины веревки. Если один конец остается свободным, а другой перемещается вверх вниз, можно наблюдать движение волны вдоль веревки. Однако, если один конец зафиксирован, движение стоячей волны настроено, и точки минимальной и максимальной вибрации могут быть видны.

Когда сопротивление нагрузки ниже, чем напряжение импеданса фидера и значения тока установлены. Здесь суммарный ток в точке нагрузки выше, чем у идеально согласованной линии, тогда как напряжение меньше.

Диаграммы напряжения и тока стоячей волны для небольшого рассогласования полного сопротивления с нагрузкой ниже, чем полное сопротивление фидера

См. также: Расчетные инструменты VSWR

Значения тока и напряжения вдоль питателя изменяются вдоль питателя. Для малых значений отраженной мощности форма волны является почти синусоидальной, но для больших значений она становится более похожей на синусоидальную волну с выпрямленной полной волной. Эта форма волны состоит из напряжения и тока от прямой мощности плюс напряжение и ток от отраженной мощности.

Напряжение и текущая картина стоячей волныs для прекращения подачи короткого замыкания

Смотри Алсo: Понимание отражений и постоянных волн в проектировании радиочастотных цепей

На расстоянии четверти длины волны от нагрузки суммарные напряжения достигают максимального значения, в то время как ток минимален. На расстоянии половины длины волны от нагрузки напряжение и ток такие же, как и на нагрузке.

Аналогичная ситуация возникает, когда сопротивление нагрузки больше, чем полное сопротивление фидера, однако на этот раз общее напряжение на нагрузке выше, чем значение идеально согласованной линии. Напряжение достигает минимума на расстоянии четверти длины волны от нагрузки, а ток максимален. Однако на расстоянии половины длины волны от нагрузки напряжение и ток такие же, как и на нагрузке.

Диаграммы напряжения и тока стоячей волны при малом рассогласовании полного сопротивления при высокой нагрузкеей, чем сопротивление фидера

См. также: Расчет КСВН (КСВ)

Затем, когда в конце линии имеется разомкнутая цепь, схема стоячей волны для фидера аналогична схеме короткого замыкания, но с изменением схемы напряжения и тока.

Модели напряжения и тока стоячей волны для открытого прекращение подачи фидера

См. также: Сделайте эту схему радиопередатчика дома

Определение КСВН
Определение VSWR обеспечивает основу для всех расчетов и формул.

Определение КСВН:
Коэффициент стоячей волны, VSWR, определяется как отношение максимального и минимального напряжения на линии без потерь.

Результирующее отношение обычно выражается в виде отношения, например, 2: 1, 5: 1 и т. Д. Идеальным совпадением является 1: 1 и полное несовпадение, т. Е. Короткое замыкание или разомкнутая цепь - ∞: 1.

На практике есть потери на любом фидере или линии электропередачи. Для измерения VSWR в этой точке системы определяется прямая и обратная мощность, которая преобразуется в цифру для VSWR. Таким образом, КСВН измеряется в конкретной точке, и максимумы и минимумы напряжения не нужно определять по всей длине линии.

VSWR против SWR
Термины VSWR и SWR часто встречаются в литературе о стоячих волнах в радиочастотных системах, и многие спрашивают о разнице.

SWR: КСВ обозначает коэффициент стоячей волны. Он описывает напряжение и ток стоячих волн, которые появляются на линии. Это общее описание для стоячих волн как тока, так и напряжения. Он часто используется в сочетании со счетчиками, используемыми для определения коэффициента стоячей волны. Ток и напряжение увеличиваются и падают в одинаковой пропорции для данного несоответствия.

КСВ: КСВН или коэффициент стоячей волны напряжения применяется конкретно к стоячим волнам напряжения, которые возникают на фидере или линии передачи. Поскольку легче обнаружить стоячие волны напряжения, а во многих случаях напряжения более важны с точки зрения выхода из строя устройства, часто используется термин КСВН, особенно в областях проектирования радиочастот.

Термин мощность стоячих волн также встречается несколько раз. Однако это полная ошибка, так как прямая и отраженная мощность постоянны (при условии отсутствия потерь в фидере), и мощность не растет и не падает так же, как постоянные сигналы напряжения и тока, которые являются суммой как прямого, так и отраженного элементов.

типичный Измеритель КСВН используется с транSmiTteR

Как VSWR влияет на производительность
Есть несколько способов, которыми VSWR влияет на производительность передатчик система или любая система, которая может использовать RF и согласованные импедансы.

Хотя термин VSWR обычно используется, могут возникнуть проблемы как с напряжением, так и с током стоячей волны. Некоторые из эффектов подробно описаны ниже:

Усилители мощности передатчика могут быть повреждены: Повышенные уровни напряжения и тока, наблюдаемые на фидере в результате стоячих волн, могут повредить выход трансисторы передатчика. Полупроводниковые устройства очень надежны, если они работают в указанных пределах, но постоянные волны напряжения и тока на фидере могут привести к катастрофическим повреждениям, если они приведут устройство в действие за их пределами.

PA Protection снижает выходную мощность: Ввиду очень реальной опасности высоких уровней КСВ, вызывающих повреждение усилителя мощности, многие передатчики имеют защитную схему, которая уменьшает выходную мощность передатчика при повышении КСВ. Это означает, что плохое согласование между фидером и антенной приведет к высокому КСВ, что приведет к снижению выходной мощности и, следовательно, к значительным потерям передаваемой мощности.

Высокие уровни напряжения и тока могут повредить фидер: Возможно, что высокие уровни напряжения и тока, вызванные высоким коэффициентом стоячей волны, могут привести к повреждению фидера. Несмотря на то, что в большинстве случаев фидеры будут работать в своих пределах, а удвоение напряжения и тока должно быть обеспечено, есть некоторые обстоятельства, когда может быть причинен ущерб. Максимумы тока могут вызвать чрезмерное локальное нагревание, которое может исказить или расплавить используемые пластмассы, и известно, что высокие напряжения вызывают искрение в некоторых обстоятельствах.

Задержки, вызванные отражениями, могут вызвать искажения: Когда сигнал отражается несоответствием, он отражается обратно к источнику и может затем отражаться обратно к антенне. Задержка вводится вдвое больше времени передачи сигнала по фидеру. Если данные передаются, это может вызвать межсимвольные помехи, и в другом примере, где передавалось аналоговое телевидение, было видно «призрачное» изображение.

Снижение сигнала по сравнению с идеально согласованной системой: Что интересно, потеря уровня сигнала, вызванная плохим КСВН, не так велика, как некоторые могут себе представить. Любой сигнал, отраженный нагрузкой, отражается обратно в передатчик, и, поскольку согласование в передатчике может позволить сигналу снова отразиться обратно на антенну, возникающие потери, в основном, вносятся фидером. В качестве ориентира, длина коаксиального кабеля 30 метров с потерями около 1.5 дБ на частоте 30 МГц будет означать, что антенна, работающая с КСВН, даст потери только чуть более 1 дБ на этой частоте по сравнению с идеально согласованной антенной.

Коэффициент стоячей волны является важным параметром для любой системы подачи. Несмотря на то, что установлены как стоячие волны тока, так и напряжения, часто более широко обсуждается коэффициент стоячей волны напряжения, поскольку его легче обнаружить и измерить.

Вам также может понравиться: Как рассчитать КСВН
Что такое КСВН и возвратный убыток?
Как использовать КСВ метр

Предыдущая:5G прибыл в Чикаго в 2019 году. Что будет с пятым поколением беспроводных сетей в 2020 году?

Далее:Расчет КСВН (КСВ)

Оставить сообщение

Список сообщений

Комментарии Загрузка ...