VSWR (känd som Spänningsställande vågförhållande), är ett mått på hur effektivt radiofrekvenseffekt överförs från en kraftkälla, via en överföringsledning, till en belastning (till exempel från en effektförstärkare genom en överföringslinje, till en antenn).

Stående vågor är ett nyckelvärde för alla system som använder transmissionslinjer / matare där mätningar av VSWR, Spänningens stående vågförhållande är viktiga.

Stående vågor är en viktig fråga när man tittar på matare / transmissionslinjer, och stående vågförhållandet eller mer vanligt spänningens stående vågförhållande, VSWR är som en mätning av nivån på stående vågor på en matare.

Stående vågor representerar kraft som inte accepteras av lasten och reflekteras tillbaka längs transmissionslinjen eller mataren.

Även om stående vågor och VSWR är mycket viktiga, kan ofta VSWR-teorin och beräkningar dölja en bild av vad som faktiskt händer. Lyckligtvis är det möjligt att få en bra bild av ämnet utan att fördjuva för djupt i VSWR-teorin.

StanDing våg grunderna
När man tittar på system som inkluderar överföringsledningar är det nödvändigt att förstå att källor, transmissionsledningar / matare och laster alla har en karakteristisk impedans. 50Ω är en mycket vanlig standard för RF-applikationer även om andra impedanser ibland kan ses i vissa system.

För att få maximal effektöverföring från källan till överföringsledningen, eller överföringsledningen till lasten, vare sig det är ett motstånd, en ingång till ett annat system eller en antennmåste impedansnivåerna matcha.

Med andra ord för ett 50Ω-system måste källan eller signalgeneratorn ha en källimpedans av 50Ω, transmissionslinjen måste vara 50Ω och det måste också belastningen.

Matchad matare och belastning krävs för maximal kraftöverföring

Problem uppstår när kraft överförs till överföringslinjen eller mataren och den rör sig mot lasten. Om det finns ett missförhållande, dvs. lastimpedansen överensstämmer inte med transmissionslinjen, är det inte möjligt att överföra all kraft.

Eftersom strömmen inte kan försvinna, måste kraften som inte överförs till lasten gå någonstans och där reser den tillbaka längs transmissionslinjen tillbaka mot källan.

Kraften reflekteras när matar- och lastimpedanser gör matchar inte

Se även: Varför behöver jag en sändarkrets innan en antenn?

När detta sker spänningar och strömmar för de framåt och reflekterade vågorna i mataren lägger till eller subtraherar på olika punkter längs mataren enligt faserna. På detta sätt ställs stående vågor upp.

Hur effekten uppstår kan demonstreras med ett replängd. Om den ena änden lämnas fri och den andra flyttas uppåt kan en vågrörelse se sig röra sig längs repet. Men om den ena änden är fixerad, ställs en stående vågrörelse upp och punkter med minimal och maximal vibration kan ses.

När lastmotståndet är lägre än matarens impedansspänning och strömstyrkor är inställda. Här är den totala strömmen vid lastpunkten högre än den för den perfekt matchade linjen, medan spänningen är mindre.

Spänning och stående vågmönster för liten impedansmatchning med belastning lägre än matarimpedansen

Se även: VSWR-beräkningsverktyg

Värdena på ström och spänning längs mataren varierar längs mataren. För små värden på reflekterad effekt är vågformen nästan sinusformad, men för större värden blir den mer som en helvåglikriktad sinusvåg. Denna vågform består av spänning och ström från framkraften plus spänning och ström från den reflekterade effekten.

Spänning och stående vågmönsters för kortslutning av mataravslutning

Se Also: Förstå reflektioner och stående vågor i RF-kretsdesign

På ett avstånd en fjärdedel av en våglängd från lasten når de kombinerade spänningarna ett maximivärde medan strömmen är minst. På ett avstånd en halv våglängd från lasten är spänningen och strömmen desamma som vid lasten.

En liknande situation uppstår när belastningsmotståndet är större än matarimpedansen, men denna gång är den totala spänningen vid lasten högre än värdet på den perfekt anpassade linjen. Spänningen når ett minimum på ett avstånd en fjärdedel av en våglängd från lasten och strömmen är maximalt. På ett avstånd av en halv våglängd från lasten är emellertid spänningen och strömmen desamma som vid lasten.

Spänning och stående vågmönster för liten impedansmatchning med lasthighenne än matarimpedansen

Se även: VSWR (SWR) Beräkning

När det sedan finns en öppen krets placerad i slutet av linjen, liknar det stående vågmönstret för mataren liknar kortslutningen, men med spänningen och strömmönstret omvänd.

Spänning och stående vågmönster för öppet kretsmataravslutning

Se även: Gör denna Radio Repeater Circuit hemma

VSWR-definition
Definitionen av VSWR ger grunden för alla beräkningar och formler.

VSWR-definition:
Spänningens stående vågförhållande, VSWR definieras som förhållandet mellan maximal och minsta spänning på en förlustfri linje.

Det resulterande förhållandet uttrycks normalt som ett förhållande, t.ex. 2: 1, 5: 1, etc. En perfekt matchning är 1: 1 och en fullständig missanpassning, dvs. en kortslutning eller öppen krets är ∞: 1.

I praktiken är det en förlust på någon matare eller överföringslinje. För att mäta VSWR detekteras framåt och bakåt effekt vid den punkten på systemet och detta konverteras till en siffra för VSWR. På detta sätt mäts VSWR vid en viss punkt och spänningen maxima och minima behöver inte bestämmas längs linjens längd.

VSWR vs SWR
Begreppen VSWR och SWR ses ofta i litteraturen om stående vågor i RF-system, och många frågar om skillnaden.

SWR: SWR står för stående vågförhållande. Den beskriver spänningen och stående vågor som visas på linjen. Det är en generisk beskrivning för både stående och spänningsstående vågor. Det används ofta i samband med mätare som används för att detektera stående vågförhållandet. Både ström och spänning stiger och faller med samma andel för en given missanpassning.

VSWR: VSWR- eller spänningsstående vågförhållande gäller specifikt för spänningsstående vågor som är inställda på en matare eller överföringsledning. Eftersom det är lättare att detektera spänningsstående vågor, och i många fall är spänningar viktigare när det gäller enhetens nedbrytning, används ofta termen VSWR, särskilt inom RF-designområden.

Uttrycket stående vågor ses också några gånger. Detta är emellertid ett fullständigt fall, eftersom den framåtriktade och reflekterade effekten är konstant (förutsatt att inga matarförluster) och kraften inte stiger och faller på samma sätt som spänningen och stående vågformer som är summeringen av både framåt och reflekterade element.

Vanligtvis VSWR-mätare används med en transmiter

Hur VSWR påverkar prestanda
Det finns flera sätt på vilka VSWR påverkar prestandan för en Sändaren eller något system som kan använda RF och matchade impedanser.

Även om termen VSWR normalt används kan både spänningen och stående vågor orsaka problem. Några av effekterna beskrivs nedan:

Sändareffektförstärkare kan skadas: De ökade spänningsnivåerna och strömmen som visas på mataren som ett resultat av de stående vågorna kan skada utgången transistorer av sändaren. Halvledaranordningar är mycket tillförlitliga om de drivs inom de angivna gränserna, men spännings- och strömvågorna på mataren kan orsaka katastrofala skador om de får konstruktionen att fungera utanför deras gränser.

PA-skydd minskar uteffekten: Med tanke på den verkliga faran att höga SWR-nivåer orsakar skada på effektförstärkaren, har många sändare skyddskretsar som minskar utsignalen från sändaren när SWR stiger. Detta innebär att en dålig matchning mellan mataren och antennen kommer att resultera i en hög SWR, vilket gör att utgången minskar och därmed en betydande förlust av överförd effekt.

Högspänning och strömnivåer kan skada mataren: Det är möjligt att högspänning och strömnivåer orsakade av det höga vågförhållandet kan orsaka skador på en matare. Även om matare i de flesta fall kommer att drivas väl inom sina gränser och fördubblingen av spänning och ström bör kunna rymmas, finns det vissa omständigheter när skador kan orsakas. De nuvarande maxima kan orsaka överdriven lokal uppvärmning som kan förvränga eller smälta den använda plasten, och de höga spänningarna har varit kända för att orsaka ljusbåge under vissa omständigheter.

Förseningar orsakade av reflektioner kan orsaka snedvridning: När en signal reflekteras av felanpassning reflekteras den tillbaka mot källan och kan sedan reflekteras tillbaka mot antennen. En fördröjning införs lika med två gånger sändningstiden för signalen längs mataren. Om data överförs kan detta orsaka inter-symbolstörningar, och i ett annat exempel där analog TV överfördes sågs en "spöke" -bild.

Minskning av signal jämfört med perfekt matchande system: Intressant är att förlusten av signalnivå orsakad av en dålig VSWR inte är så stor som vissa kan föreställa sig. Varje signal som reflekteras av belastningen, reflekteras tillbaka till sändaren och eftersom matchning vid sändaren kan göra det möjligt för signalen att reflekteras tillbaka till antennen igen, är de förluster som uppkommit i grunden de som matas in. Som en guide kommer en 30 meter längd koax med en förlust på cirka 1.5 dB vid 30 MHz att innebära att en antenn som arbetar med en VSWR bara ger en förlust på drygt 1 dB vid denna frekvens jämfört med en perfekt matchad antenn.

Stående vågförhållande är en viktig parameter för alla matarsystem. Även om både stående och spänningsstående vågor är inställda är det ofta spänningens stående vågförhållande som diskuteras mer, eftersom det är lättare att upptäcka och mäta.

Du kanske också gillar: Hur man beräknar VSWR
Vad är VSWR och Return Loss?
Hur man använder en VSWR Meter

Föregående:5G anlände till Chicago 2019. Vad händer med den femte generationen trådlös 2020?

Nästa:VSWR (SWR) Beräkning

Lämna ett meddelande

meddelande~~POS=TRUNC

Kommentarer Loading ...