VSWR (kjent som Spenningsfast bølgeforhold), er et mål på hvor effektiv radiofrekvensstrøm overføres fra en kraftkilde, gjennom en overføringsledning, inn i en belastning (for eksempel fra en effektforsterker gjennom en overføringslinje, til en antenne).

Stående bølger er en nøkkelverdi for ethvert system som bruker overføringslinjer / matere der målinger av VSWR, Voltage Standing Wave Ratio er viktig.

Stående bølger er et viktig tema når man ser på matere / overføringslinjer, og forholdet mellom stående bølger eller mer vanlig spenningen for stående bølger, VSWR er som en måling av nivået av stående bølger på en mater.

Stående bølger representerer kraft som ikke aksepteres av belastningen og reflekteres tilbake langs transmisjonslinjen eller materen.

Selv om stående bølger og VSWR er veldig viktige, kan VSWR-teorien og beregningene ofte maskere et syn på hva som faktisk skjer. Heldigvis er det mulig å få et godt innblikk i temaet, uten å fordype seg for dypt inn i VSWR-teorien.

Standing bølgende grunnleggende
Når man ser på systemer som inkluderer overføringslinjer, er det nødvendig å forstå at kilder, transmisjonslinjer / matere og belastninger alle har en karakteristisk impedans. 50Ω er en veldig vanlig standard for RF-applikasjoner, selv om andre impedanser av og til kan sees i noen systemer.

For å oppnå maksimal kraftoverføring fra kilden til transmisjonslinjen, eller transmisjonslinjen til lasten, det være seg en motstand, en inngang til et annet system, eller en antenne, må impedansnivåene stemme overens.

Med andre ord for et 50Ω-system må kilden eller signalgeneratoren ha en kildeimpedans på 50Ω, transmisjonslinjen må være 50Ω og det samme må belastningen.

Matchet mater og belastning er nødvendig for maksimal kraftoverføring

Problemer oppstår når strøm overføres til transmisjonslinjen eller materen og den beveger seg mot belastningen. Hvis det er et misforhold, dvs. at belastningsimpedansen ikke stemmer overens med transmisjonslinjen, er det ikke mulig å overføre all kraften.

Siden strøm ikke kan forsvinne, må kraften som ikke overføres til lasten gå et sted, og dit reiser den tilbake langs transmisjonslinjen tilbake mot kilden.

Kraft reflekteres når mater og belastningsimpedanser gjør det ikke matche

Se også: Hvorfor trenger jeg en senderkrets før en antenne?

Når dette skjer, spenninger og strømmer for fremover og reflekterte bølger i materen legge til eller trekke fra på forskjellige punkter langs materen i henhold til fasene. På denne måten blir stående bølger satt opp.

Måten virkningen oppstår på, kan demonstreres med en taulengde. Hvis den ene enden blir forlatt og den andre beveges opp, kan man se at bølgebevegelsen beveger seg ned langs tauet. Men hvis den ene enden er fast, blir en stående bølgebevegelse satt opp, og punkter med minimum og maksimal vibrasjon kan sees.

Når lastmotstanden er lavere enn materens impedansspenning og strømstørrelser er satt opp. Her er den totale strømmen ved lastpunktet høyere enn for den perfekt tilpassede linjen, mens spenningen er mindre.

Spennings- og strømstandsbølgemønster for liten impedansmatch med belastning lavere enn materimpedans

Se også: VSWR beregningsverktøy

Verdiene av strøm og spenning langs arkmateren varierer langs arkmateren. For små verdier av reflektert kraft er bølgeformen nesten sinusformet, men for større verdier blir den mer som en fullbølget utbedret sinusbølge. Denne bølgeformen består av spenning og strøm fra fremoverkraften pluss spenning og strøm fra den reflekterte kraften.

Spenning og stående bølgemønsters for terminering av kortslutning

Se Also: Forstå refleksjoner og ståbølger i RF-kretsdesign

På en avstand en fjerdedel av en bølgelengde fra lasten når de kombinerte spenningene en maksimal verdi mens strømmen er på et minimum. På en avstand som er en halv bølgelengde fra belastningen, er spenningen og strømmen de samme som ved lasten.

En lignende situasjon oppstår når belastningsmotstanden er større enn materimpedansen, men denne gangen er den totale spenningen ved lasten høyere enn verdien på den perfekt tilpassede linjen. Spenningen når et minimum på en fjerdedel av en bølgelengde fra belastningen, og strømmen er på et maksimum. I en avstand på en halv bølgelengde fra lasten er imidlertid spenningen og strømmen de samme som ved lasten.

Spennings- og strømstandsbølgemønster for liten impedansmatching med lasthighenne enn feederimpedansen

Se også: VSWR (SWR) beregning

Når det så er en åpen krets plassert på enden av linjen, er det stående bølgemønsteret for materen lik det for kortslutningen, men med spenningen og strømmønstrene reversert.

Spennings- og strømstandsbølgemønster for åpen terminering av kretsmater

Se også: Lag denne radiorepeaterkretsen hjemme

VSWR-definisjon
Definisjonen av VSWR gir grunnlaget for alle beregninger og formler.

VSWR-definisjon:
Standsbølgeforholdet spenning, VSWR er definert som forholdet mellom maksimal og minimum spenning på en tapsløs linje.

Det resulterende forholdet uttrykkes normalt som et forhold, f.eks. 2: 1, 5: 1, etc. En perfekt match er 1: 1 og en fullstendig feilpasning, dvs. en kortsiktig eller åpen krets er ∞: 1.

I praksis er det tap på enhver mater eller overføringslinje. For å måle VSWR oppdages kraft og bakoverkraft på det punktet på systemet, og dette konverteres til et tall for VSWR. På denne måten måles VSWR på et bestemt punkt, og spenningens maksima og minima trenger ikke bestemmes langs linjens lengde.

VSWR vs SWR
Begrepene VSWR og SWR sees ofte i litteraturen om stående bølger i RF-systemer, og mange spør om forskjellen.

SWR: SWR står for stående bølgeforhold. Den beskriver spenningen og stående bølger som vises på linjen. Det er en generisk beskrivelse for både stående bølger og stående bølger. Det brukes ofte i forbindelse med målere som brukes til å oppdage forholdet mellom stående bølger. Både strøm og spenning stiger og faller med samme andel for et gitt misforhold.

VSWR: VSWR eller spenning stående bølgeforhold gjelder spesifikt for spennings stående bølger som er satt opp på en mater eller overføringsledning. Siden det er lettere å oppdage spenningens stående bølger, og i mange tilfeller er spenninger viktigere når det gjelder enhetssvikt, brukes ofte begrepet VSWR, spesielt innenfor RF-designområder.

Begrepet makt stående bølger blir også sett noen ganger. Imidlertid er dette en fullstendig feilslutning da den fremadrettede og reflekterte kraften er konstant (forutsatt at ingen matertap er) og kraften ikke stiger og faller på samme måte som spenningen og stående bølgeformer som er summeringen av både fremover og reflekterte elementer.

Typisk VSWR-måler brukt med en transmitter

Hvordan VSWR påvirker ytelsen
Det er flere måter VSWR påvirker ytelsen til a senderen system, eller ethvert system som kan bruke RF og matchede impedanser.

Selv om begrepet VSWR vanligvis brukes, kan både spenningen og stående bølger føre til problemer. Noen av påvirkningene er detaljert nedenfor:

Sendereffektforsterkere kan bli skadet: De økte spenningsnivåene og strømmen som blir sett på materen som et resultat av de stående bølgene, kan skade utgangen transistorer av senderen. Halvlederanordninger er svært pålitelige hvis de brukes innenfor de angitte grensene, men spenningen og stående bølger på materen kan forårsake katastrofale skader hvis de får anlegget til å operere utenfor deres grenser.

PA Protection reduserer utgangseffekten: Med tanke på den veldig reelle faren for at høye SWR-nivåer forårsaker skade på effektforsterkeren, har mange sendere beskyttelseskretser som reduserer effekten fra senderen når SWR stiger. Dette betyr at en dårlig samsvar mellom materen og antennen vil resultere i en høy SWR som fører til at utgangen reduseres og dermed et betydelig tap i overført strøm.

Høyspenning og strømnivå kan skade mater: Det er mulig at høyspennings- og strømnivået forårsaket av det høye bølgeforholdet kan forårsake skade på en mater. Selv om matere i de fleste tilfeller vil bli operert godt innenfor sine grenser og doblingen av spenning og strøm skal kunne imøtekommes, er det noen omstendigheter når skader kan forårsakes. De nåværende maksimaene kan forårsake overdreven lokal oppvarming som kan forvrenge eller smelte den anvendte plasten, og det er kjent at høye spenninger forårsaker lysbue i noen tilfeller.

Forsinkelser forårsaket av refleksjoner kan forårsake forvrengning: Når et signal reflekteres ved misforhold, reflekteres det tilbake mot kilden, og kan deretter reflekteres tilbake mot antennen. Det innføres en forsinkelse som tilsvarer det dobbelte av sendetiden for signalet langs materen. Hvis data overføres kan dette forårsake inter-symbol interferens, og i et annet eksempel der analogt TV ble overført, ble det sett et "spøkelses" bilde.

Reduksjon i signal sammenlignet med perfekt samsvarende system: Interessant er tapet i signalnivå forårsaket av en dårlig VSWR ikke så stort som noen kan forestille seg. Ethvert signal som reflekteres av belastningen, reflekteres tilbake til senderen, og da samsvar med senderen kan gjøre det mulig for signalet å reflekteres tilbake til antennen igjen, er tapene som er påført fundamentalt de som ble introdusert av materen. Som en guide vil en 30 meters lengde koaksial med et tap på rundt 1.5 dB ved 30 MHz bety at en antenne som opererer med en VSWR bare vil gi et tap på litt over 1 dB ved denne frekvensen sammenlignet med en perfekt matchet antenne.

Stående bølgeforhold er en viktig parameter for ethvert matesystem. Selv om både stående og spennings stående bølger er satt opp, er det ofte spenningens stående bølgeforhold som er mer omtalt, som et resultat av at det er lettere å oppdage og måle.

Du kan også gjerne: Hvordan beregne VSWR
Hva er VSWR og Returtap?
Hvordan bruke en VSWR Meter

Prev:5G ankom Chicago i 2019. Hva vil skje med den femte generasjonen trådløst i 2020?

Neste:VSWR (SWR) beregning

Legg igjen en beskjed

Meldingsliste

Kommentarer Loading ...