Tambah Kegemaran set Homepage
jawatan:Utama >> Berita

produk Kategori

produk Tags

Tapak Fmuser

Apa itu VSWR dan bagaimana mengukur VSWR?

Date:2021/3/12 14:00:43 Hits:


"VSWR dalam teori antena bermaksud nisbah gelombang tegak tegangan, juga dikenal sebagai nisbah gelombang tegak (SWR). VSWR adalah pengukuran tahap gelombang tegak pada saluran pengumpan. Jurutera RF mengetahui bahawa masalah yang sangat penting ketika mempelajari saluran pengumpan / penghantaran adalah gelombang Berdiri, gelombang berdiri mewakili kekuatan yang tidak diterima oleh beban dan memantulkan kembali sepanjang saluran penghantaran atau pengumpan, sementara nisbah gelombang berdiri adalah fungsi pekali pantulan, yang menggambarkan daya yang dipantulkan oleh antena. --- - FMUSER "


NOTIS: Walaupun gelombang berdiri dan VSWR sangat penting, seringkali teori VSWR dan pengiraan dapat menutup pandangan apa yang sebenarnya berlaku. Mujurlah, adalah mungkin untuk mendapatkan pandangan yang baik tentang topik ini, tanpa mengalihkan terlalu mendalam ke dalam teori VSWR.



Perkongsian penyayang!


Kandungan

1. Apakah VSWR (Nisbah Gelombang Berdiri Voltan)?

2. Apa itu SWR (Asas Gelombang Berdiri)?

3. Petunjuk parameter penting SWR

4. Kalkulator VSWR: Bagaimana Mengira VSWR?

5. Cara Mengukur Nisbah Gelombang Berdiri

6. Kerap bertanya

7. 10 Online Terbaik Terbaik Kalkulator VSWR



1. Apa itu VSWR (Nisbah Gelombang Berdiri Voltan)


1) Definisi VSWR (Nisbah Gelombang Berdiri Voltan)

Nisbah gelombang tegangan tegangan (VSWR) ditakrifkan sebagai nisbah antara gelombang tegangan tegak yang dipancarkan dan dipantulkan dalam a frekuensi radio (RF) sistem penghantaran elektrik. Kadang-kadang VSWR juga disebut sebagai "viswar". VSWR adalah ukuran seberapa efisien daya RF dihantar dari sumber kuasa, melalui saluran penghantaran, dan ke dalam beban. Contoh biasa ialah penguat kuasa disambungkan ke antena melalui a talian penghantaran. VSWR digunakan sebagai ukuran kecekapan untuk semua yang menyampaikan RF merangkumi saluran penghantaran, kabel elektrik, dan bahkan isyarat di udara. 


Ketidakcocokan impedans mengakibatkan gelombang berdiri di sepanjang saluran penghantaran, dan SWR didefinisikan sebagai nisbah amplitud gelombang separa berdiri pada antinod (maksimum) hingga amplitud pada nod (minimum) sepanjang garis.



Definisi VSWR menyediakan asas untuk semua pengiraan dan formula.

Nisbah gelombang berdiri voltan, VSWR ditakrifkan sebagai nisbah maksimum kepada voltan minimum pada garis kurang-kehilangan.


Nisbah yang dihasilkan biasanya dinyatakan sebagai nisbah, contohnya 2: 1, 5: 1, dan sebagainya. Perlawanan yang sempurna adalah 1: 1 dan ketidakcocokan yang lengkap, iaitu litar pendek atau terbuka adalah ∞: 1.


Dalam praktiknya terdapat kerugian pada mana-mana feeder atau saluran penghantaran. Untuk mengukur VSWR, daya maju dan mundur dikesan pada titik pada sistem dan ini ditukar menjadi angka untuk VSWR. 


Dengan cara ini, VSWR diukur pada titik tertentu dan voltan maksimum dan minimum tidak perlu ditentukan sepanjang garis.


Juga telah membaca: Apakah Perbezaan di antara AM dan FM?


Mari tonton video ringkas mengenai VSWR! (Sumber: RF elemen sro)





2) Fungsi utama VSWR

Dalam aplikasi, angka ini menerangkan seberapa baik antena impedans dipadankan dengan saluran radio atau transmisi yang disambungkannya. Dalam talian yang dihubungkan, ketidakcocokan impedansi dapat menyebabkan pantulan, seperti apa kedengarannya - gelombang memantul ke belakang dan menuju ke arah yang salah. Hasil gelombang lawan adalah gelombang berdiri. Ini mengurangkan daya yang diterima dan dapat digunakan oleh antena untuk menyiarkan. Ia bahkan boleh membakar a pemancar


VSWR digunakan secara meluas dalam pelbagai aplikasi, seperti VSWR di antena, VSWR di telekom, VSWR dalam gelombang mikro, VSWR dalam RF, dll. Berikut adalah beberapa aplikasi utama dengan penjelasan:


Aplikasi VSWR Fungsi utama VSWR 
Menghantar Antena
Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) adalah petunjuk jumlah ketidakcocokan antara satu antena dan saluran suapan yang menyambung kepadanya. Ini juga dikenali sebagai Standing Wave Ratio (SWR). Julat nilai untuk VSWR adalah dari 1 hingga ∞. Nilai VSWR di bawah 2 dianggap sesuai untuk kebanyakan aplikasi antena. Antena dapat digambarkan mempunyai "Good Match". Oleh itu, apabila seseorang mengatakan bahawa antena tidak sesuai, selalunya ia bermaksud bahawa nilai VSWR melebihi 2 untuk frekuensi minat.
Telecommunication Dalam telekomunikasi, nisbah gelombang berdiri (SWR) adalah nisbah amplitud gelombang separa tegak pada antinode (maksimum) hingga amplitud di simpul bersebelahan (minimum) dalam talian penghantaran elektrik. 
Ketuhar Gelombang Mikro
Ukuran prestasi biasa yang berkaitan dengan saluran transmisi gelombang mikro dan litar adalah VSWR, pekali pantulan dan kembali kerugian, serta pekali penghantaran dan kehilangan sisipan. Ini semua dapat dinyatakan dengan menggunakan parameter penyebaran, lebih sering disebut dengan parameter S.
RF Nisbah gelombang tegangan tegangan (VSWR) didefinisikan sebagai nisbah antara gelombang tegangan yang dipancarkan dan dipantulkan dalam transmisi elektrik frekuensi radio (RF) sistem. Ini adalah ukuran seberapa efisien daya RF dikirimkan dari sumber daya, melalui saluran transmisi, dan ke dalam beban

Juga telah membaca:Bagaimana Mengukur SWR di Radio AM dengan Anda Sendiri?

Berikut adalah senarai pengetahuan RF ringkas yang disediakan oleh juruteknik FMUSER Jimmy, anda dapat memahami VSWR sepenuhnya melalui kandungan ini: 


Bagaimana Mengekspresikan VSWR menggunakan voltan?
Berdasarkan definisi, VSWR adalah nisbah voltan tertinggi (amplitud maksimum gelombang berdiri) dengan voltan terendah (amplitud minimum gelombang berdiri) di mana sahaja antara sumber dan beban.

VSWR = | V (maks) | / | V (min) |

V (maks) = amplitud maksimum gelombang berdiri
V (min) = amplitud minimum gelombang berdiri


Bagaimana Menyatakan VSWR Menggunakan Impedance?
Berdasarkan definisi, VSWR adalah nisbah impedans beban dan impedans sumber.

VSWR = ZL / Zo

ZL = impedans beban
Zo = impedans sumber

Apakah Nilai Ideal VSWR?
Nilai VSWR yang ideal adalah 1: 1 atau tidak lama kemudian dinyatakan sebagai 1. Dalam kes ini, daya pantulan dari beban ke sumber adalah sifar.

Bagaimana untuk menyatakan VSWR menggunakan daya pantulan dan daya maju?
Dengan definisi VSWR sama dengan

VSWR = 1 + √ (Pr / Pf) / 1 - √ (Pr / Pf)

di mana:

Pr = Daya pantulan
Pf = Daya ke hadapan


Juga telah membaca: Cara DIY Antena Radio FM anda | Asas & Tutorial Antena FM Buatan Sendiri

3) Mengapa Saya Perlu Menjaga VSWR? 

Nilai VSWR menunjukkan daya yang dipantulkan dari beban ke sumber. Ia sering digunakan untuk menggambarkan berapa banyak daya yang hilang dari sumber (biasanya Penguat Frekuensi Tinggi) melalui saluran transmisi (biasanya kabel sepaksi) ke beban (biasanya antena).

Ini adalah keadaan yang buruk: Pemancar anda terbakar kerana tenaga yang terlalu tinggi.

Inilah sebab utama:

Semua tenaga dipantulkan (contohnya, oleh litar terbuka atau pendek) di hujung talian, maka tidak ada yang akan diserap, menghasilkan "gelombang berdiri" yang sempurna di talian. Ini adalah keadaan yang buruk dan tidak diingini. Sebenarnya, apabila daya yang dimaksudkan untuk dipancarkan kembali ke pemancar dengan kekuatan penuh, ia biasanya akan membakar elektronik di sana.

Sukar difahami? Berikut adalah contoh yang mungkin dapat membantu anda:

Gelombang ombak laut yang bergerak menuju pantai membawa tenaga ke arah pantai. Sekiranya berjalan ke pantai yang landai dengan perlahan, semua tenaga akan diserap, dan tidak ada gelombang yang bergerak ke luar pesisir. Sekiranya daripada pantai yang landai terdapat tembok laut menegak, maka gelombang gelombang masuk akan terpantul sepenuhnya, sehingga tidak ada tenaga yang diserap di dinding. 




Gangguan antara gelombang masuk dan keluar dalam kes ini menghasilkan "gelombang berdiri" yang sama sekali tidak kelihatan seperti bergerak; puncaknya berada dalam kedudukan spasial yang sama dan hanya naik dan turun.

Fenomena yang sama berlaku pada saluran transmisi radio atau radar. Dalam kes ini, kita ingin gelombang di talian (voltan dan arus) bergerak sehala dan memasukkan tenaga mereka ke dalam beban yang diinginkan, yang dalam hal ini mungkin merupakan antena di mana ia akan dipancarkan. 


Sekiranya semua tenaga dipantulkan (misalnya, oleh litar terbuka atau pintas) di hujung talian, maka tidak ada yang akan diserap, menghasilkan "gelombang berdiri" yang sempurna di talian. 


Tidak memerlukan litar terbuka atau pintas untuk menyebabkan gelombang yang dipantulkan. Yang diperlukan hanyalah ketidakcocokan dalam impedansi antara garis dan beban. Sekiranya gelombang yang dipantulkan tidak sekuat gelombang ke depan, maka beberapa corak "gelombang berdiri" akan diperhatikan, tetapi nol tidak akan sedalam atau puncak setinggi pantulan sempurna (atau ketidakcocokan lengkap).


Juga telah membaca: Mengapa Kita Perlu Nisbah Gelombang Berdiri (SWR)?


BACK


2. Apa itu SWR (Standing Wave Ratio)?


1) Definisi Nisbah Gelombang Berdiri (SWR)

Menurut Wikipedia, ratio gelombang berdiri (SWR) ditakrifkan sebagai:


Ukuran pengukuran impedans beban dengan ciri impedansi saluran transmisi atau pandu gelombang dalam kejuruteraan radio dan telekomunikasi. Oleh itu, SWR adalah nisbah antara gelombang yang dipancarkan dan dipantulkan atau nisbah antara amplitud gelombang tegak pada maksimum, hingga amplitud minimum, SWR biasanya didefinisikan sebagai nisbah voltan yang disebut VSWR ”.


SWR yang tinggi menunjukkan kecekapan saluran transmisi dan tenaga yang dipantulkan, yang dapat merosakkan pemancar dan menurunkan kecekapan pemancar. Oleh kerana SWR biasanya merujuk kepada nisbah voltan, biasanya dikenali sebagai nisbah gelombang tegak tegangan (VSWR).


2) Bagaimana VSWR Mempengaruhi Prestasi Sistem Pemancar? 

Terdapat beberapa cara di mana VSWR mempengaruhi prestasi sistem pemancar, atau mana-mana sistem yang mungkin menggunakan RF dan impedans yang sesuai.

Walaupun istilah VSWR biasanya digunakan, kedua-dua gelombang voltan dan gelombang semasa boleh menyebabkan masalah. Sebahagian daripada kesannya terperinci di bawah:

A. Penguat Daya Pemancar Boleh Rosak:

Peningkatan tahap voltan dan arus yang dilihat pada feeder akibat gelombang berdiri, boleh merosakkan transistor output pemancar. Peranti semikonduktor sangat dipercayai jika dikendalikan dalam had yang ditentukan, tetapi gelombang tegangan dan arus semasa di pengumpan boleh menyebabkan kerosakan bencana jika ia menyebabkan alat beroperasi di luar hadnya.

B. Perlindungan PA Mengurangkan Kuasa Output:  

Mengingat bahaya yang sangat nyata dari tahap SWR tinggi yang menyebabkan kerosakan pada penguat kuasa, banyak pemancar menggabungkan litar perlindungan yang mengurangkan output dari pemancar ketika SWR naik. Ini bermaksud bahawa padanan yang buruk antara pengumpan dan antena akan menghasilkan SWR tinggi yang menyebabkan outputnya berkurang dan dengan itu kehilangan daya transmisi yang ketara.

C. Voltan Tinggi dan Aras Semasa boleh merosakkan Feeder:   

Ada kemungkinan tahap voltan tinggi dan arus yang disebabkan oleh nisbah gelombang berdiri tinggi boleh menyebabkan kerosakan pada pengumpan. Walaupun dalam kebanyakan kes pengumpan akan dikendalikan dengan baik dalam hadnya dan penggandaan voltan dan arus harus dapat ditampung, ada beberapa keadaan ketika kerosakan dapat terjadi. Maksima semasa boleh menyebabkan pemanasan tempatan yang berlebihan yang dapat memutarbelitkan atau mencairkan plastik yang digunakan, dan voltan tinggi telah diketahui menyebabkan arc dalam beberapa keadaan.

D. Kelewatan yang Disebabkan oleh Refleksi boleh Menyebabkan Penyelewengan:   

Apabila isyarat dipantulkan oleh ketidakcocokan, sinyal dipantulkan kembali ke arah sumber, dan kemudian dapat dipantulkan kembali ke arah antena. Kelewatan diperkenalkan sama dengan dua kali masa penghantaran isyarat di sepanjang feeder. Jika data dikirimkan, hal ini dapat menyebabkan gangguan antara simbol, dan dalam contoh lain di mana televisyen analog dihantar, gambar "hantu" dilihat.


Menariknya, kehilangan tahap isyarat yang disebabkan oleh VSWR yang lemah tidaklah sehebat yang disangka oleh sesetengah pihak. Segala isyarat yang dipantulkan oleh beban, dipantulkan kembali ke pemancar dan kerana pemadanan pada pemancar dapat memungkinkan isyarat dipantulkan kembali ke antena, kerugian yang terjadi pada dasarnya adalah yang diperkenalkan oleh pengumpan. 


Terdapat bit penting lain yang dapat diukur dalam kecekapan antena: pekali pantulan, kehilangan ketidakcocokan, dan kehilangan kembali untuk menyebutkan beberapa. VSWR bukanlah teori antena yang paling akhir, tetapi penting.


Juga telah membaca: Apakah Penapis Pas Rendah dan bagaimana untuk membina Penapis Pas Rendah?

3) VSWR lwn SWR lwn PSWR lwn ISWR

Istilah VSWR dan SWR sering dilihat dalam kesusasteraan tentang gelombang berdiri dalam sistem RF, dan banyak bertanya tentang perbezaannya.


● VSWR (Nisbah Gelombang Berdiri Voltan):

Nisbah gelombang tegak VSWR atau voltan berlaku khusus untuk gelombang tegangan voltan yang dipasang pada feeder atau saluran penghantaran. Oleh kerana lebih mudah untuk mengesan gelombang tegangan tegangan, dan dalam banyak keadaan voltan lebih penting dari segi kerosakan peranti, istilah VSWR sering digunakan, terutama di kawasan reka bentuk RF.


● SWR (Nisbah Gelombang Berdiri):

SWR bermaksud nisbah gelombang berdiri. Anda dapat melihatnya sebagai ungkapan matematik ketidakseragaman medan elektromagnetik (medan EM) pada saluran penghantaran seperti kabel sepaksi. Biasanya, SWR didefinisikan sebagai nisbah voltan frekuensi radio maksimum (RF) ke voltan RF minimum di sepanjang garis. Nisbah gelombang berdiri (SWR) mempunyai tiga ciri:


SWR mempunyai ciri-ciri berikut:

● Ini menerangkan gelombang tegangan dan arus yang muncul di talian. 

● Ia adalah penerangan generik untuk gelombang arus dan voltan. 

● Ia sering digunakan bersamaan dengan meter yang digunakan untuk mengesan nisbah gelombang berdiri. 

NOTIS: Kedua-dua arus dan voltan naik dan turun dengan kadar yang sama untuk ketidakcocokan tertentu.


SWR yang tinggi menunjukkan kecekapan saluran transmisi dan tenaga yang dipantulkan, yang dapat merosakkan pemancar dan menurunkan kecekapan pemancar. Oleh kerana SWR biasanya merujuk kepada nisbah voltan, biasanya dikenali sebagai nisbah gelombang tegak tegangan (VSWR).


● PSWR (Nisbah Gelombang Berdaya Kuasa):

Istilah nisbah gelombang daya berdiri, yang juga dilihat beberapa kali, ditakrifkan sebagai segiempat sama VSWR. Walau bagaimanapun, ini adalah kekeliruan sepenuhnya kerana daya maju dan pantulan tetap (dengan anggapan tidak ada kehilangan pengumpan) dan daya tidak naik dan turun sama seperti bentuk gelombang tegangan dan arus yang merupakan penjumlahan kedua-dua elemen hadapan dan pantulan.


● ISWR (Nisbah Gelombang Berdiri Semasa):

SWR juga dapat didefinisikan sebagai nisbah arus RF maksimum ke arus RF minimum pada talian (nisbah gelombang arus berdiri atau ISWR). Untuk kebanyakan tujuan praktikal, ISWR sama dengan VSWR.


Dari pemahaman beberapa orang mengenai SWR dan VSWR dalam bentuk asas mereka adalah bahawa 1: 1 sempurna. SWR bermaksud bahawa semua kuasa yang anda gunakan di talian ditarik keluar dari antena. Sekiranya SWR bukan 1: 1 maka anda mengeluarkan lebih banyak kuasa daripada apa yang diperlukan dan sebahagian daya itu kemudian dipantulkan kembali ke garis ke arah pemancar anda dan kemudian menyebabkan perlanggaran yang akan menyebabkan isyarat anda tidak bersih dan jelas.


Tetapi, apa perbezaan antara VSWR dan SWR? SWR (ratio gelombang berdiri) adalah konsep, iaitu ratio gelombang berdiri. VSWR sebenarnya adalah bagaimana anda membuat pengukuran, dengan mengukur voltan untuk menentukan SWR. Anda juga boleh mengukur SWR dengan mengukur arus atau bahkan kekuatannya (ISWR dan PSWR). Tetapi untuk kebanyakan tujuan dan tujuan, apabila seseorang mengatakan SWR, mereka bermaksud VSWR, dalam perbualan yang sama, mereka boleh ditukar ganti.


Anda seolah-olah memahami idea bahawa ia berkaitan dengan nisbah antara berapa daya yang akan maju ke antena berbanding dengan berapa banyak yang dipantulkan ke belakang dan (dalam kebanyakan kes) daya ditarik keluar ke antena. Namun, pernyataan "anda mengeluarkan lebih banyak kekuatan daripada yang diperlukan" dan "kemudian menyebabkan perlanggaran yang akan menyebabkan isyarat anda tidak bersih" tidak betul


VSWR vs Kuasa Rleflected


Dalam kes SWR yang lebih tinggi, sebahagian atau banyak daya dipantulkan kembali ke pemancar. Ini tidak ada kaitan dengan isyarat bersih dan semua yang berkaitan dengan melindungi pemancar anda daripada terbakar dan SWR tidak kira berapa banyak kuasa yang anda pam. Ini bermaksud bahawa pada frekuensi, sistem antena tidak begitu efisien seperti radiator. Sudah tentu, jika anda cuba menghantar pada frekuensi, anda lebih suka antena anda mempunyai SWR serendah mungkin (Biasanya apa-apa yang kurang dari 2: 1 tidak begitu buruk pada jalur bawah dan 1.5: 1 baik pada jalur yang lebih tinggi) , tetapi banyak antena berbilang jalur mungkin pada 10: 1 pada beberapa jalur dan anda mungkin dapat beroperasi dengan baik.


Juga telah membaca: Bagaimana untuk menghapuskan bunyi ke atas AM dan FM Penerima


4) Kecekapan VSWR dan Sistem
Dalam sistem yang ideal, 100% tenaga dihantar dari tahap daya ke beban. Ini memerlukan padanan yang tepat antara impedans sumber (ciri impedans saluran penghantaran dan semua penyambungnya), dan impedans beban. Voltan AC isyarat akan sama dari hujung ke hujung kerana melalui tanpa gangguan.


VSWR vs% Daya Tercermin


Dalam sistem yang sebenarnya, impedansi yang tidak sesuai menyebabkan sebahagian daya dipantulkan kembali ke sumber (seperti gema). Pantulan ini menyebabkan gangguan konstruktif dan merosakkan, yang menyebabkan puncak dan lembah dalam voltan, berbeza mengikut masa dan jarak di sepanjang saluran penghantaran. VSWR mengukur variasi voltan ini, oleh itu definisi lain yang biasa digunakan untuk Voltage Standing Wave Ratio adalah bahawa ia adalah nisbah voltan tertinggi dengan voltan terendah, pada bila-bila masa di talian penghantaran.


Untuk sistem yang ideal, voltan tidak berbeza. Oleh itu, VSWR-nya adalah 1.0 (atau lebih biasa dinyatakan sebagai nisbah 1: 1). Apabila pantulan berlaku, voltan berbeza dan VSWR lebih tinggi, misalnya 1.2 (atau 1.2: 1). Peningkatan VSWR berkorelasi dengan kecekapan saluran transmisi yang dikurangkan (dan oleh itu pemancar keseluruhan).


Kecekapan saluran penghantaran meningkat dengan:
1. Peningkatan voltan dan faktor kuasa
2. Menambah voltan dan menurunkan faktor daya
3. Menurunkan faktor voltan dan kuasa
4. Menurunkan voltan dan meningkatkan faktor daya

Terdapat empat kuantiti yang menggambarkan keberkesanan pemindahan daya dari saluran ke beban atau antena: VSWR, pekali pantulan, kehilangan ketidakcocokan, dan kehilangan kembali. 


Buat masa ini, untuk mendapatkan makna makna mereka, kami menunjukkannya secara grafik pada gambar seterusnya. Tiga syarat: 


● Garisan yang dihubungkan dengan beban yang sepadan;
● Garis yang disambungkan ke antena monopole pendek yang tidak sepadan (impedans input antena adalah 20 - j80 ohm, berbanding dengan impedans saluran penghantaran 50 ohm);
● Saluran terbuka di hujung di mana antena seharusnya disambungkan.




Keluk Hijau - Gelombang tegak pada garis 50-ohm dengan beban 50-ohm yang sepadan di hujungnya

Dengan parameter dan nilai numeriknya seperti berikut:

Parameter  Nilai Berangka
Beban Galangan
Ohm 50 
Pekali Refleksi

VSWR
1
Kehilangan Ketidakcocokan
0 dB
Pulangan Kerugian
- ∞ dB

Perhatikan: [Ini sempurna; tiada gelombang berdiri; semua kuasa masuk ke antena / beban]


Keluk Biru - Gelombang tegak pada garis 50 ohm menjadi antena monopole pendek

Dengan parameter dan nilai numeriknya seperti berikut:

Parameter  Nilai Berangka
Beban Galangan
20 - j80 ohm
Pekali Refleksi 0.3805 - j0.7080
Nilai Pekali Refleksi Mutlak
0.8038
VSWR
9.2
Kehilangan Ketidakcocokan
- 4.5 dB
Pulangan Kerugian
-1.9 DB

Perhatikan: [Ini tidak terlalu baik; kuasa ke dalam beban atau antena turun –4.5 dB dari garis bawah perjalanan yang tersedia]


Lengkung Merah - Gelombang berdiri di atas talian dengan litar terbuka di hujung kiri (terminal antena)

Dengan parameter dan nilai numeriknya seperti berikut:

Parameter  Nilai Berangka
Beban Galangan

Pekali Refleksi

VSWR

Kehilangan Ketidakcocokan
- 0 dB
Pulangan Kerugian
0 dB

Perhatian: [Ini sangat buruk: tidak ada kuasa yang dipindahkan melewati hujung baris]


BACK


3. Petunjuk parameter penting SWR


1) Garis Trasmission dan SWR

Mana-mana konduktor yang membawa arus AC boleh dianggap sebagai saluran penghantaran, seperti raksasa overhead yang mengedarkan kuasa utiliti AC di seluruh lanskap. Menggabungkan semua bentuk saluran penghantaran yang berbeza akan berada jauh di luar ruang lingkup artikel ini, jadi kami akan membatasi perbincangan pada frekuensi dari sekitar 1 MHz hingga 1 GHz, dan kepada dua jenis saluran umum: sepaksi (atau "membujuk") dan konduktor selari (aka, wayar terbuka, garis tingkap, garis tangga, atau plumbum berkembar seperti yang akan kita namakan) seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1.



Penjelasan: Kabel sepaksi (A) terdiri daripada konduktor pusat yang padat atau terdampar yang dikelilingi oleh plastik penebat atau dielektrik udara dan pelindung tiub yang sama ada jalinan dawai padat atau tenunan. Jaket plastik mengelilingi pelindung untuk melindungi konduktor. Twin-lead (B) terdiri daripada sepasang wayar pepejal atau terdampar selari. Kawat ditahan di tempatnya dengan plastik yang dibentuk (garis tingkap, plumbum berkembar) atau oleh penebat seramik atau plastik (garis tangga).



Arus mengalir di sepanjang permukaan konduktor (lihat bar sisi pada "Kesan Kulit") dalam arah yang bertentangan. Anehnya, tenaga RF yang mengalir di sepanjang garis tidak benar-benar mengalir di konduktor di mana arus. Ia bergerak sebagai gelombang elektromagnetik (EM) di ruang antara dan di sekitar konduktor. 


Rajah 1 menunjukkan di mana medan terletak di kedua-dua coax dan twin-lead. Untuk membujuk, medan terkandung sepenuhnya dielektrik antara konduktor tengah dan perisai. Untuk plumbum berkembar, medan terkuat di sekitar dan di antara konduktor tetapi tanpa perisai di sekitarnya, sebahagian medan meluas ke ruang di sekitar garisan.


Inilah sebabnya mengapa membujuk begitu popular - tidak membenarkan isyarat di dalamnya berinteraksi dengan isyarat dan konduktor di luar talian. Timah kembar, sebaliknya, harus dijauhkan (beberapa lebar garis mencukupi) dari saluran umpan lain dan permukaan logam apa pun. Mengapa menggunakan plumbum berkembar? Secara amnya kerugian lebih rendah daripada membujuk, jadi pilihan yang lebih baik apabila kehilangan isyarat adalah pertimbangan penting.



Tutorial Talian Penghantaran untuk Pemula (Sumber: AT&T)



Apakah Kesan Kulit?
Di atas kira-kira 1 kHz, arus AC mengalir di lapisan yang semakin nipis di sepanjang permukaan konduktor. Ini adalah kesan kulit. Ia berlaku kerana arus eddy di dalam konduktor menghasilkan medan magnet yang mendorong arus ke permukaan luar konduktor. Pada tembaga 1 MHz, arus paling banyak dibatasi pada bahagian luar konduktor 0.1 mm, dan 1 GHz, arus diperas ke lapisan yang hanya setebal beberapa µm.


Juga telah membaca: DIY Mudah dan Murah - Bagaimana Membuat Pemancar FM?

2) Pekali Refleksi dan Penghantaran


Pekali pantulan adalah pecahan isyarat kejadian yang dipantulkan kembali dari ketidakcocokan. Pekali pantulan dinyatakan sebagai ρ atau Γ, tetapi simbol ini juga dapat digunakan untuk mewakili VSWR. Ia berkaitan langsung dengan VSWR oleh




 | Γ | = (VSWR - 1) / (VSWR + 1) (A)

Rajah. Itulah pecahan isyarat yang dipantulkan kembali oleh impedans beban, dan kadang-kadang dinyatakan sebagai peratusan.


Untuk padanan sempurna, tidak ada isyarat yang dipantulkan oleh beban (iaitu, ia benar-benar diserap), jadi pekali pantulan adalah sifar. 


Untuk litar terbuka atau pintas, keseluruhan isyarat dipantulkan ke belakang, jadi pekali pantulan dalam kedua-dua kes adalah 1. Perhatikan bahawa perbincangan ini hanya berkaitan dengan besarnya pekali pantulan.  


Γ juga mempunyai sudut fasa yang berkaitan, yang membezakan antara litar pintas dan litar terbuka, serta semua keadaan di antara. 


Sebagai contoh, pantulan dari litar terbuka menghasilkan sudut fasa 0 darjah antara kejadian dan gelombang yang dipantulkan, yang bermaksud bahawa isyarat yang dipantulkan bertambah dalam fasa dengan isyarat masuk di lokasi litar terbuka; iaitu amplitud gelombang berdiri dua kali ganda daripada gelombang masuk. 


Sebaliknya, litar pintas menghasilkan sudut fasa 180 darjah antara sinyal kejadian dan pantulan, yang bermaksud bahawa isyarat yang dipantulkan bertentangan dalam fasa dengan isyarat yang masuk, jadi amplitud mereka mengurangkan, menghasilkan sifar. Ini dapat dilihat pada Gambar 1a dan b.

Di mana pekali pantulan adalah pecahan isyarat kejadian yang dipantulkan kembali dari ketidakcocokan impedans dalam litar atau saluran transmisi, pekali transmisi adalah pecahan isyarat kejadian yang muncul pada output. 


Ini adalah fungsi isyarat yang dipantulkan dan juga interaksi litar dalaman. Ia juga mempunyai amplitud dan fasa yang sesuai.




3) Apakah Kerugian Pengembalian dan Kehilangan Sisipan?

Kerugian pulangan adalah nisbah tahap daya isyarat yang dipantulkan ke tahap kuasa isyarat input yang dinyatakan dalam desibel (dB), iaitu,

RL (dB) = 10 log10 Pi / Pr (B)

Gambar 2. Kerugian pulangan dan kerugian penyisipan dalam litar tanpa henti atau saluran penghantaran.

Dalam Rajah 2, isyarat 0-dBm, Pi, diterapkan ke saluran penghantaran. Daya yang dipantulkan, Pr, ditunjukkan sebagai −10 dBm dan kerugian pulangan adalah 10 dB. Semakin tinggi nilainya, semakin baik perlawanan, iaitu, untuk pertandingan yang sempurna, kerugian pulangan, idealnya, adalah ∞, tetapi kehilangan kembali 35 hingga 45 dB, biasanya dianggap sebagai perlawanan yang baik. Begitu juga, untuk litar terbuka atau litar pintas, daya kejadian dipantulkan kembali. Kerugian pulangan untuk kes-kes ini adalah 0 dB.

Kehilangan sisipan adalah nisbah tahap kuasa isyarat yang dihantar ke tahap kuasa isyarat input yang dinyatakan dalam desibel (dB), iaitu,

IL (dB) = 10 log10 Pi / Pt (C)

Pi = Pt + Pr; Pt / Pi + Pr / Pi = 1                                                                            

Merujuk pada Rajah 2, Pr -10 dBm bermaksud bahawa 10 peratus daya kejadian dipantulkan. Sekiranya litar atau saluran penghantaran tidak mengalami kerugian, 90 peratus daya kejadian dihantar. Oleh itu, kerugian penyisipan kira-kira 0.5 dB, menghasilkan daya yang dihantar -0.5 dBm. Sekiranya terdapat kerugian dalaman, kerugian penyisipan akan lebih besar.



BACK

4) Apakah parameter S?


Rajah. Perwakilan parameter S dari rangkaian gelombang mikro dua port.

Dengan menggunakan parameter S, prestasi RF litar dapat dicirikan sepenuhnya tanpa perlu mengetahui komposisi dalamannya. Untuk tujuan ini, rangkaian biasanya disebut sebagai "kotak hitam." Komponen dalaman boleh menjadi aktif (iaitu, penguat) atau pasif. Satu-satunya ketentuan adalah bahawa parameter S ditentukan untuk semua frekuensi dan keadaan (contohnya suhu, bias penguat) yang menarik dan bahawa litarnya linier (iaitu, outputnya berkadar langsung dengan inputnya) Gambar 3 adalah gambaran litar gelombang mikro sederhana dengan satu input dan satu output (dipanggil port). Setiap port mempunyai isyarat kejadian (a) dan isyarat yang dipantulkan (b). Dengan mengetahui parameter S (iaitu, S11, S21, S12, S22) litar ini, seseorang dapat menentukan kesannya pada sistem mana pun ia dipasang.

Parameter S ditentukan oleh pengukuran dalam keadaan terkawal. Dengan menggunakan alat ujian khas yang disebut penganalisis rangkaian, isyarat (a1) dimasukkan ke dalam Port 1 dengan Port 2 dihentikan dalam sistem dengan impedans terkawal (biasanya 50 ohm). Penganalisis secara serentak mengukur dan mencatat a1, b1 dan b2 (a2 = 0). Prosesnya kemudian dibalikkan, iaitu dengan input (a2) isyarat ke Port 2, penganalisis mengukur a2, b2 dan b1 (a1 = 0). Dalam bentuk termudah, penganalisis rangkaian hanya mengukur amplitud isyarat ini. Ini dipanggil penganalisis rangkaian skalar dan cukup untuk menentukan kuantiti seperti VSWR, RL dan IL. Untuk pencirian litar yang lengkap, fasa juga diperlukan dan memerlukan penggunaan penganalisis rangkaian vektor. Parameter S ditentukan oleh hubungan berikut:

S11 = b1 / a1; S21 = b2 / a1; S22 = b2 / a2; S12 = b1 / a2 (D)

S11 dan S22 masing-masing adalah pekali pantulan port input dan output litar; sementara S21 dan S12 adalah pekali penghantaran maju dan terbalik litar. RL berkaitan dengan pekali pantulan oleh hubungan

RLPort 1 (dB) = -20 log10 | S11 | dan RLPort 2 (dB) = -20 log10 | S22 | (E)

IL berkaitan dengan pekali penghantaran litar oleh hubungan

ILDari Pelabuhan 1 hingga Pelabuhan 2 (dB) = -20 log10 | S21 | dan ILDari Pelabuhan 2 ke Pelabuhan 1 (dB) = -20 log10 | S12 | (F)

Perwakilan ini dapat diperluas ke rangkaian gelombang mikro dengan jumlah port yang sewenang-wenangnya. Bilangan parameter S naik dengan kuadrat bilangan port, sehingga matematik menjadi lebih terlibat, tetapi dapat dikendalikan dengan menggunakan aljabar matriks.


5) Apa itu Impedance-Matching?

Impedansi adalah penentangan yang dihadapi oleh tenaga elektrik ketika ia menjauh dari sumbernya.  


Menyegerakkan beban dan impedans sumber akan menghilangkan kesan yang membawa kepada pemindahan kuasa maksimum. 


Ini dikenali sebagai teorema pemindahan daya maksimum: Teorema pemindahan kuasa maksimum sangat penting dalam pemasangan transmisi frekuensi radio, dan khususnya, dalam pemasangan antena RF.



Pencocokan impedansi sangat penting untuk fungsi penyediaan RF yang cekap di mana anda ingin memindahkan voltan dan kuasa secara optimum. Dalam reka bentuk RF, pemadanan impedansi sumber dan beban akan memaksimumkan transmisi daya RF. Antena akan menerima pemindahan daya maksimum atau optimum di mana impedansnya dipadankan dengan impedans output dari sumber transmisi.

Impedans 50Ohm adalah standard untuk merancang kebanyakan sistem dan komponen RF. Kabel sepaksi yang menyokong penyambungan dalam pelbagai aplikasi RF mempunyai impedans khas 50 Ohms. Penyelidikan RF yang dilakukan pada tahun 1920-an mendapati bahawa impedans optimum untuk pemindahan isyarat RF antara 30 dan 60 Ohm bergantung kepada voltan dan pemindahan kuasa. Mempunyai impedans yang agak standard membolehkan pemadanan antara kabel dan komponen seperti antena WiFi atau Bluetooth, PCB dan pelembap. Sejumlah jenis antena utama mempunyai impedansi 50 Ohm termasuk ZigBee GSM GPS dan LoRa

Pekali refleksi - Wikipedia

Pekali Refleksi - Sumber: Wikipedia


Ketidakcocokan dalam impedans menyebabkan pantulan voltan dan arus, dan dalam penyediaan RF ini bermaksud bahawa kuasa isyarat akan dipantulkan kembali ke sumbernya, dengan kadarnya sesuai dengan tahap ketidakcocokan. Ini dapat dicirikan menggunakan Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) yang merupakan ukuran kecekapan pemindahan daya RF dari sumbernya ke dalam beban, seperti antena.

Ketidakcocokan antara impedansi sumber dan beban, misalnya antena 75Ohm dan kabel koaks 50 Ohm, dapat diatasi dengan menggunakan rangkaian alat pencocokan impedans seperti perintang dalam siri, transformer, pad pad impedans permukaan atau tuner antena.

Dalam elektronik, pencocokan impedans melibatkan membuat atau mengubah rangkaian atau aplikasi elektronik atau komponen yang disusun sehingga impedans beban elektrik sepadan dengan impedans sumber daya atau pemanduan. Litar direkayasa atau diarahkan sehingga impedansinya sama.




Apabila melihat sistem yang merangkumi talian penghantaran adalah perlu untuk memahami bahawa sumber, talian penghantaran / feeder dan beban semua mempunyai impedans ciri. 50Ω adalah piawaian yang sangat biasa untuk aplikasi RF walaupun impedans lain kadang-kadang dapat dilihat dalam sesetengah sistem.


Untuk mendapatkan pemindahan daya maksimum dari sumber ke saluran transmisi, atau saluran transmisi ke beban, baik itu perintang, input ke sistem lain, atau antena, tingkat impedansi harus sesuai.

Dengan kata lain untuk sistem 50Ω, sumber atau penjana isyarat mesti mempunyai impedans sumber 50Ω, talian penghantaran mestilah 50Ω dan begitu juga beban.



Isu timbul apabila kuasa dipindahkan ke saluran penghantaran atau feeder dan ia bergerak ke arah beban. Jika terdapat ketidakcocokan, iaitu impedans beban tidak sepadan dengan talian penghantaran, maka tidak mungkin untuk semua kuasa dipindahkan.


Oleh kerana kuasa tidak dapat hilang, kuasa yang tidak dipindahkan ke beban mesti pergi ke suatu tempat dan di sana ia bergerak kembali sepanjang jalur penghantaran ke arah sumber.



Apabila ini terjadi voltan dan arus gelombang ke hadapan dan tercermin dalam feeder menambah atau tolak pada titik-titik yang berbeza sepanjang feeder mengikut fasa. Dengan cara ini gelombang yang sedia ada ditubuhkan.


Cara di mana kesan berlaku boleh ditunjukkan dengan panjang tali. Sekiranya satu hujung dibiarkan bebas dan yang satu lagi bergerak ke bawah gerakan gelombang dapat dilihat bergerak di sepanjang tali. Walau bagaimanapun jika satu hujung ditetapkan gerakan gelombang tetap ditetapkan, dan titik getaran minimum dan maksimum dapat dilihat.


Apabila rintangan beban lebih rendah daripada voltan impedans feeder dan magnitud semasa disediakan. Di sini jumlah arus di titik beban lebih tinggi daripada garis sempurna yang dipadankan, sedangkan voltan kurang.



Nilai semasa dan voltan di sepanjang pemakan berbeza-beza sepanjang pengumpan. Untuk nilai-nilai kecil yang dipantulkan kuasa bentuk gelombang hampir sinusoidal, tetapi untuk nilai-nilai yang lebih besar ia menjadi lebih seperti gelombang penuh diperbaiki gelombang sinus. Bentuk gelombang ini terdiri daripada voltan dan arus dari kuasa hadapan ditambah voltan dan arus dari kuasa yang dicerminkan.



Pada jarak satu perempat daripada panjang gelombang dari beban voltan gabungan mencapai nilai maksima semasa arus minimum. Pada jarak separuh gelombang panjang dari beban voltan dan arus adalah sama dengan beban.

Keadaan yang sama berlaku apabila rintangan beban lebih besar daripada impedans feeder namun kali ini jumlah voltan pada beban lebih tinggi daripada nilai garis yang hampir dipadankan. Voltan mencapai minimum pada jarak satu perempat daripada panjang gelombang dari beban dan arus maksimum. Walau bagaimanapun pada jarak separuh panjang gelombang dari beban voltan dan arus adalah sama dengan beban.



Kemudian apabila terdapat litar terbuka yang diletakkan pada akhir garisan, corak gelombang berdiri untuk feeder adalah sama dengan litar pintas, tetapi dengan voltan dan pola semasa terbalik.



BACK


6) Apakah Tenaga Tercermin?
Apabila gelombang yang dihantar mencecah batas seperti yang berada di antara saluran penghantaran dan beban yang tidak hilang (Lihat Rajah 1. di bawah), sebahagian tenaga akan dihantar ke beban dan sebahagiannya akan dipantulkan. Pekali pantulan menghubungkan gelombang masuk dan pantulan sebagai:

Γ = V- / V + (Persamaan 1)

Di mana V adalah gelombang yang terfikir dan V + ialah gelombang masuk. VSWR adalah berkaitan dengan magnitud koefisien pantulan voltan (Γ) dengan:

VSWR = (1 + | Γ |) / (1 - | Γ |) (Pers. 2)


Rajah 1. Litar talian penghantaran yang menggambarkan sempadan ketidakcocokan impedans antara saluran penghantaran dan beban. Pantulan berlaku di sempadan yang ditentukan oleh Γ. Gelombang kejadian adalah V + dan gelombang pantulan adalah V-.


VSWR boleh diukur terus dengan meter SWR. Instrumen ujian RF seperti penganalisis rangkaian vektor (VNA) boleh digunakan untuk mengukur pekali pantulan port input (S11) dan port output (S22). S11 dan S22 bersamaan dengan Γ pada pelabuhan input dan output, masing-masing. VNA dengan mod matematik juga boleh mengira secara langsung dan memaparkan nilai VSWR yang terhasil.


Kerugian pulangan di pelabuhan input dan output boleh dikira dari pekali pantulan, S11 atau S22, seperti berikut:


RLIN = 20log10 | S11 | dB (Persamaan 3)

RLOUT = 20log10 | S22 | dB (Pers. 4)


Pekali pantulan dikira dari impedans ciri garis penghantaran dan galangan beban seperti berikut:


Γ = (ZL - ZO) / (ZL ​​+ ZO) (Persamaan 5)


Di mana ZL adalah impedans beban dan ZO adalah ciri impedans saluran penghantaran (Rajah 1).


VSWR juga boleh dinyatakan dalam bentuk ZL dan ZO. Penggantian Persamaan 5 ke dalam Persamaan 2, kami memperoleh:


(ZL + ZO) / (ZL ​​+ ZO)] = (ZL + ZO + | ZL - ZO |) / (ZL + ZO - | ZL - ZO |)


Untuk ZL> ZO, | ZL - ZO | = ZL - ZO


Oleh itu:


VSWR = (ZL + ZO + ZL - ZO) / (ZL ​​+ ZO - ZL + ZO) = ZL / ZO. (Persamaan 6)
Untuk ZL <ZO, | ZL - ZO | = ZO - ZL


Oleh itu:


VSWR = (ZL + ZO + ZO - ZL) / (ZL ​​+ ZO - ZO + ZL) = ZO / ZL. (Persamaan 7)


Kami menyatakan di atas bahawa VSWR adalah spesifikasi yang diberikan dalam bentuk nisbah berbanding 1, sebagai contoh 1.5: 1. Terdapat dua kes khas VSWR, ∞: 1 dan 1: 1. Nisbah tak terhingga kepada satu terjadi apabila beban adalah litar terbuka. Nisbah 1: 1 berlaku apabila beban dipadankan dengan sempurna ke impedans ciri garis penghantaran.


VSWR ditakrifkan dari gelombang berdiri yang timbul pada saluran penghantaran itu sendiri dengan:


VSWR = | VMAX | / | VMIN | (Persamaan 8)

Di mana VMAX adalah amplitud maksimum dan VMIN adalah amplitud minima gelombang berdiri. Dengan dua gelombang super dikenakan, maksimum berlaku dengan gangguan yang membina antara gelombang masuk dan tercermin. Oleh itu:


VMAX = V + + V- (Persamaan 9)


untuk gangguan konstruktif maksimum. Amplitud minimum berlaku dengan gangguan dekonstruktif, atau:

VMIN = V + - V- (Persamaan 10)


Penggantian Persamaan 9 dan 10 ke dalam persamaan 8 hasil


VSWR = | VMAX | / | VMIN | = (V + + V -) / (V + - V-) (Persamaan 11)

Penggantian Persamaan 1 ke dalam Persamaan 11, kami memperoleh:


VSWR = V + (1 + | Γ |) / (V + (1 - | Γ |) = (1 + | Γ |) / (1 - | Γ |) (Pers. 12)


Persamaan 12 adalah Persamaan 2 yang dinyatakan pada awal artikel ini.


BACK


4. Kalkulator VSWR: Bagaimana Mengira VSWR? 


Komponen voltan gelombang tegak dalam saluran transmisi seragam terdiri dari gelombang maju (dengan amplitud Vf) yang ditumpangkan pada gelombang pantulan (dengan amplitud Vr). Pantulan berlaku sebagai akibat dari ketakselanjaran, seperti ketidaksempurnaan pada saluran penghantaran yang tidak sama, atau ketika saluran penghantaran ditamatkan dengan yang lain daripada sifat impedansnya.


Sekiranya anda berminat untuk menentukan prestasi antena, VSWR harus selalu diukur pada terminal antena sendiri dan bukannya pada output pemancar. Kerana kehilangan ohmik pada kabel transmisi, ilusi akan dihasilkan kerana memiliki VSWR antena yang lebih baik, tetapi itu hanya kerana kerugian ini meredam kesan pantulan mendadak pada terminal antena.

Oleh kerana antena biasanya terletak beberapa jarak dari pemancar, ia memerlukan saluran suapan untuk memindahkan kuasa antara keduanya. Sekiranya saluran umpan tidak mengalami kerugian dan sesuai dengan impedans output pemancar dan impedans input antena, maka daya maksimum akan dihantar ke antena. Dalam kes ini, VSWR akan 1: 1 dan voltan dan arus akan tetap sepanjang keseluruhan garis suapan.


1) Pengiraan VSWR

Kerugian pulangan adalah ukuran dalam dB nisbah daya dalam gelombang insiden dengan gelombang gelombang yang dipantulkan, dan kami menentukannya untuk mempunyai nilai negatif.


Kerugian pulangan = 10 log (Pr / Pi) = 20 log (Er / Ei)

Sebagai contoh, jika beban mempunyai kehilangan pulangan -10 dB, maka 1/10 daya insiden dipantulkan. Semakin tinggi kerugian pulangan, semakin sedikit kuasa yang sebenarnya hilang.

Yang menarik juga ialah kehilangan ketidakcocokan. Ini adalah ukuran berapa banyak daya yang dipancarkan dilemahkan kerana pantulan. Ia diberikan oleh hubungan berikut:


Kehilangan Ketidakcocokan = 10 log (1 -p2)


Sebagai contoh, dari Jadual # 1 antena dengan VSWR 2: 1 akan mempunyai pekali pantulan 0.333, kehilangan ketidakcocokan -0.51 dB, dan kehilangan pulangan -9.54 dB (11% dari daya pemancar anda dipantulkan kembali )


2) Carta Pengiraan VSWR Percuma


Berikut adalah carta pengiraan VSWR ringkas. 


Sentiasa ingat bahawa VSWR mestilah nombor yang lebih besar daripada 1.0


VSWR Pekali Refleksi (Γ) Kuasa Tercermin (%) Kehilangan voltan
Daya Tercermin (dB)
Pulangan Kerugian
Kehilangan Ketidakcocokan (dB)
1
0.00 0.00 0 -Infiniti Infinity 0.00
1.15
0.070 0.5 7.0 -23.13 23.13 0.021
1.25 0.111 1.2 11.1 -19.08 19.08 0.054
1.5
0.200 4.0 20.0 -13.98 13.98 0.177
1.75 0.273 7.4 273.
-11.73 11.29 0.336
1.9 0.310
9.6 31.6 -10.16 10.16 0.440
2.0 0.333 11.1
33.3 -9.54 9.540 0.512
2.5 0.429 18.4 42.9 -7.36 7.360 0.881
3.0 0.500 25.0 50.0 -6.02 6.021 1.249
3.5
0.555 30.9 55.5 -5.11 5.105 1.603
4.0
0.600 36.0 60.0 -4.44
4.437 1.938
4.5
0.636 40.5 63.6 -3.93

3.926

2.255
5.0 0.666 44.4 66.6 -3.52 3.522 2.553
10 0.818 66.9 81.8 -1.74 1.743 4.807
20 0.905 81.9 90.5 -0.87 0.8693 7.413
100 0.980 96.1 98.0 -0.17 0.1737 14.066
... ... ... ... ... ...
...


100
100


Bacaan Tambahan: VSWR dalam antena



Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) adalah petunjuk jumlah ketidakcocokan antara antena dan saluran suapan yang menyambungkannya. Ini juga dikenali sebagai Standing Wave Ratio (SWR). Julat nilai untuk VSWR adalah dari 1 hingga ∞. 


Nilai VSWR di bawah 2 dianggap sesuai untuk kebanyakan aplikasi antena. Antena dapat digambarkan sebagai "Good Match". Oleh itu, apabila seseorang mengatakan bahawa antena tidak sesuai, selalunya ia bermaksud bahawa nilai VSWR melebihi 2 untuk frekuensi minat. 


Kerugian pulangan adalah spesifikasi minat lain dan diliputi dengan lebih terperinci di bahagian Teori Antena. Penukaran yang biasanya diperlukan adalah antara kerugian kembali dan VSWR, dan beberapa nilai dijadualkan dalam carta, bersama dengan grafik nilai-nilai ini untuk rujukan cepat.


Dari mana pengiraan ini berasal? Baiklah, mulakan dengan formula untuk VSWR:



Sekiranya kita membalikkan formula ini, kita dapat mengira pekali pantulan (, atau kerugian pulangan, s11) dari VSWR:



Sekarang, pekali pantulan ini sebenarnya ditakrifkan dari segi voltan. Kami benar-benar ingin mengetahui berapa banyak daya yang dipantulkan. Ini akan berkadar dengan kuasa dua voltan (V ^ 2). Oleh itu, daya yang dipantulkan dalam peratus adalah:



Kita boleh menukar daya pantulan menjadi desibel hanya:



Akhirnya, daya dipantulkan atau dihantar ke antena. Jumlah yang dihantar ke antena ditulis sebagai (), dan hanya (1- ^ 2). Ini dikenali sebagai kehilangan ketidakcocokan. Ini adalah jumlah daya yang hilang kerana ketidakcocokan impedans, dan kita dapat menghitungnya dengan mudah:



Dan hanya itu yang perlu kita ketahui untuk berulang-alik antara VSWR, s11 / return loss, dan ketidakcocokan kerugian. Saya harap anda mempunyai masa yang hebat seperti yang pernah saya alami.


Jadual penukaran - dBm ke dBW dan W (watt)

Dalam jadual ini kami menunjukkan bagaimana nilai daya dalam dBm, dBW dan Watt (W) saling berkaitan.

Kuasa (dBm)
Kuasa (dBW)
Kuasa ((W) watt)
100 
70 
10 MW
90 
60 
1 MW
80 
50 
100 KW
70 
40 
10 KW
60 
30 
1 KW
50 
20 
100 W
40 
10 
10 W
30  
0
1 W
20 
-10 
100 mW
10 
-20 
10 mW

-30 
1 mW
-10 
-40 
100 μW
-20 
-50 
10 μW
-30 
-60 
1 μW
-40 
-70 
100 nW
-50 
-80 
10 nW
-60 
-90 
1 nW
-70 
-100 
100 pW
-80 
-110 
10 pW
-90 
-120 
1 pW
-100 
-130 
0.1 pW
-∞ 
-∞ 
0 W
di mana:
dBm = desibel-milliwatt
dBW = desibel-watt
MW = megawatt
KW = kilowatt
W = watt
mW = miliwatt
μW = mikrowatt
nW = nanowatt
pW = picowatt


BACK


3) Formula VSWR

Program ini adalah applet untuk mengira Voltage Standing Wave Ratio (VSWR).

Semasa memasang sistem antena dan pemancar, penting untuk mengelakkan ketidakcocokan impedansi di mana sahaja di dalam sistem. Sebarang ketidakcocokan bermaksud sebahagian gelombang output dipantulkan kembali ke arah pemancar dan sistem menjadi tidak cekap. Ketidakcocokan boleh berlaku pada antara muka antara pelbagai peralatan seperti pemancar, kabel dan antena. Antena mempunyai impedans, yang biasanya 50 ohm (ketika antena mempunyai dimensi yang betul). Apabila pantulan berlaku, gelombang berdiri dihasilkan dalam kabel.


Formula VSWR dan pekali pantulan:

Persamaan.1
Pekali pantulan Γ ditakrifkan sebagai
Persamaan.2
Nisbah gelombang tegak VSWR atau voltan
Formula
Formula

Gamma
ZL = Nilai dalam ohm beban (biasanya antena)
Zo = Impedansi ciri saluran penghantaran dalam ohm
Sigma

Memandangkan ρ akan berbeza dari 0 hingga 1, nilai yang dikira untuk VSWR adalah dari 1 hingga tak terhingga.

Nilai yang dikira
antara -1 ≦ Γ ≦ 1.
Nilai yang dikira
Nisbah 1 atau 1: 1.
Apabila nilai adalah "-1".
Bermakna 100% pantulan berlaku dan tidak ada daya yang dipindahkan ke beban. Gelombang yang dipantulkan adalah 180 darjah di luar fasa (terbalik) dengan gelombang kejadian.
Dengan litar terbuka

Ini adalah keadaan litar terbuka tanpa antena tersambung. Ini bermaksud bahawa ZL tidak terbatas dan istilah Zo akan hilang dalam Persamaan 1, meninggalkan Γ = 1 (pantulan 100%) dan ρ = 1.


Tidak ada kuasa yang dipindahkan dan VSWR tidak akan terbatas.
Apabila nilai adalah "1".
Bermakna 100% pantulan berlaku dan tidak ada daya yang dipindahkan ke beban. Gelombang pantulan berada dalam fasa dengan gelombang kejadian.
Dengan litar pintas

Bayangkan hujung kabel mempunyai litar pintas. Ini bermaksud ZL adalah 0 dan Persamaan 1 akan mengira Γ = -1 dan ρ = 1.


Tidak ada kuasa yang dipindahkan dan VSWR tidak terbatas.
Apabila nilai adalah "0".
Bermakna tidak berlaku pantulan dan semua daya dipindahkan ke beban. (IDEAL)
Dengan antena yang dipadankan dengan betul.
Apabila antena yang dipadankan dengan betul disambungkan, maka semua tenaga dipindahkan ke antena dan ditukarkan menjadi radiasi. ZL ialah 50 ohm dan Persamaan 1 akan mengira Γ menjadi sifar. Oleh itu, VSWR akan menjadi tepat 1.
N / A N / A Dengan antena yang tidak sesuai.
Apabila antena yang tidak sesuai disambungkan, impedans tidak lagi 50 ohm dan ketidakcocokan impedans berlaku dan sebahagian tenaga dipantulkan kembali. Jumlah tenaga yang dipantulkan bergantung pada tahap ketidakcocokan dan oleh itu VSWR akan menjadi nilai di atas 1.

Semasa menggunakan kabel impedans ciri yang salah


Kabel / saluran penghantaran yang digunakan untuk menyambungkan antena ke pemancar haruslah Zo impedans ciri yang betul. 


Biasanya, kabel sepaksi ialah 50ohms (75ohms untuk televisyen dan satelit) dan nilainya akan dicetak pada kabel itu sendiri. 


Jumlah tenaga yang dipantulkan bergantung pada tahap ketidakcocokan dan oleh itu VSWR akan menjadi nilai di atas 1.


kajian:

Apakah gelombang berdiri? Beban dihubungkan ke hujung saluran penghantaran dan isyarat mengalir di sepanjangnya dan memasuki muatan. Sekiranya impedans beban tidak sesuai dengan impedans saluran transmisi, maka sebahagian gelombang perjalanan dipantulkan kembali ke arah sumber.


Apabila pantulan berlaku, ini bergerak kembali ke saluran penghantaran dan bergabung dengan gelombang kejadian untuk menghasilkan gelombang berdiri. Penting untuk diperhatikan bahawa gelombang yang dihasilkan muncul tidak bergerak dan tidak merambat seperti gelombang biasa dan tidak memindahkan tenaga ke arah beban. Gelombang ini mempunyai kawasan amplitud maksimum dan minimum yang disebut anti-nod dan nod masing-masing.


Semasa menyambungkan antena, jika dihasilkan VSWR 1.5, maka kecekapan kuasa adalah 96%. Apabila VSWR 3.0 dihasilkan, maka kecekapan daya adalah 75%. Dalam penggunaan sebenar, tidak digalakkan melebihi VSWR 3.


BACK


5. Cara Mengukur Nisbah Gelombang Berdiri - Penjelasan Wikipedia
Banyak kaedah yang berbeza dapat digunakan untuk mengukur nisbah gelombang berdiri. Kaedah yang paling intuitif menggunakan saluran slotted yang merupakan bahagian saluran penghantaran dengan slot terbuka yang membolehkan probe untuk mengesan voltan sebenar pada pelbagai titik di sepanjang talian. 


Oleh itu, nilai maksimum dan minimum dapat dibandingkan secara langsung. Kaedah ini digunakan pada frekuensi VHF dan lebih tinggi. Pada frekuensi yang lebih rendah, garis sedemikian panjangnya tidak praktikal. Penyambung arah boleh digunakan pada HF melalui frekuensi gelombang mikro. 


Sebahagiannya panjang gelombang seperempat atau lebih panjang, yang menyekat penggunaannya pada frekuensi yang lebih tinggi. Jenis pengganding arah lain mengambil sampel arus dan voltan pada satu titik dalam jalur penghantaran dan menggabungkannya secara matematik sedemikian rupa untuk mewakili daya yang mengalir dalam satu arah.


Jenis SWR / power meter biasa yang digunakan dalam operasi amatur mungkin mengandungi penggandengan dua arah. Jenis lain menggunakan pengganding tunggal yang dapat diputar 180 darjah untuk sampel daya yang mengalir ke kedua arah. Gandingan searah jenis ini tersedia untuk julat frekuensi dan tahap kuasa serta dengan nilai gandingan yang sesuai untuk meter analog yang digunakan.


Wattmeter arah menggunakan elemen pengganding arah berputar


Daya maju dan pantulan yang diukur oleh pengganding arah dapat digunakan untuk mengira SWR. Pengiraan dapat dilakukan secara matematik dalam bentuk analog atau digital atau dengan menggunakan kaedah grafik yang dibina ke dalam meter sebagai skala tambahan atau dengan membaca dari titik persilangan antara dua jarum pada meter yang sama.


Alat ukur di atas dapat digunakan "in line" iaitu, kekuatan penuh pemancar dapat melewati alat pengukur sehingga memungkinkan pemantauan SWR secara berterusan. Instrumen lain, seperti penganalisis rangkaian, pengganding arah daya rendah dan jambatan antena menggunakan kuasa rendah untuk pengukuran dan mesti disambungkan di tempat pemancar. Litar jambatan dapat digunakan untuk mengukur secara langsung bahagian nyata dan khayalan dari impedans beban dan menggunakan nilai-nilai tersebut untuk memperoleh SWR. Kaedah ini dapat memberikan lebih banyak maklumat daripada hanya SWR atau daya maju dan pantulan. [11] Penganalisis antena yang berdiri sendiri menggunakan pelbagai kaedah pengukuran dan dapat memaparkan SWR dan parameter lain yang dirancang dengan kekerapan. Dengan menggunakan pengganding arah dan jembatan dalam kombinasi, adalah mungkin untuk membuat instrumen selaras yang dibaca secara langsung dalam impedans kompleks atau dalam SWR. [12] Penganalisis antena mandiri juga tersedia yang mengukur pelbagai parameter.


BACK



6. Kerap bertanya

1) Apa yang Menyebabkan VSWR Tinggi?

Sekiranya VSWR terlalu tinggi, tenaga berpotensi terlalu banyak dipantulkan kembali ke penguat daya, menyebabkan kerosakan pada litar dalaman. Dalam sistem yang ideal, akan ada VSWR 1: 1. Penyebab penilaian VSWR yang tinggi boleh menjadi penggunaan beban yang tidak betul atau sesuatu yang tidak diketahui seperti saluran penghantaran yang rosak.


2) Bagaimana Anda Mengurangkan VSWR?

Salah satu teknik untuk mengurangkan isyarat yang dipantulkan dari input atau output dari mana-mana peranti adalah dengan meletakkan pelembut sebelum atau sesudah peranti. Atenuator mengurangkan isyarat yang dipantulkan dua kali nilai pelemahan, sementara isyarat yang dihantar menerima nilai pelemahan nominal. (Petua: Untuk menekankan betapa pentingnya VSWR dan RL ke rangkaian anda, pertimbangkan penurunan prestasi dari VSWR dari 1.3: 1 hingga 1.5: 1 - ini adalah perubahan Return Loss dari 16 dB hingga 13 dB).


3) Adakah Kerugian Pulangan S11?

Dalam praktiknya, parameter yang paling sering disebut mengenai antena adalah S11. S11 menunjukkan berapa banyak daya yang dipantulkan dari antena, dan oleh itu dikenali sebagai pekali pantulan (kadang-kadang ditulis sebagai gamma: atau kehilangan kembali. ... Daya yang diterima ini dipancarkan atau diserap sebagai kerugian di dalam antena.


4) Mengapa VSWR Diukur?

VSWR (Voltage Standing Wave Ratio), adalah ukuran seberapa efisien daya frekuensi radio dihantar dari sumber kuasa, melalui saluran transmisi, ke dalam beban (misalnya, dari penguat daya melalui saluran transmisi, ke antena) . Dalam sistem yang ideal, 100% tenaga dihantar.


5) Bagaimana saya Memperbaiki VSWR Tinggi?

Sekiranya antena anda dipasang dengan rendah di kenderaan, seperti di bumper atau di belakang kabin trak pikap, isyarat dapat melambung kembali ke antena, menyebabkan SWR tinggi. Untuk mengatasi ini, simpan sekurang-kurangnya 12 inci antena di atas garis atap, dan letakkan antena setinggi mungkin di kenderaan.


6) Apakah bacaan VSWR yang baik?
Bacaan terbaik adalah 1.01: 1 (kehilangan pulangan 46dB), tetapi biasanya bacaan di bawah 1.5: 1 boleh diterima. Di luar dunia yang sempurna, kebanyakan: 1.2: 1 (kehilangan pulangan 20.8dB) terdapat dalam kebanyakan kes. Untuk memastikan bacaan yang tepat, yang terbaik adalah menyambungkan meter di dasar antena.


7) Adakah 1.5 SWR Baik?
Ya betul! Julat ideal ialah SWR 1.0-1.5. Ada ruang untuk peningkatan ketika kisarannya adalah SWR 1.5 - 1.9, tetapi SWR dalam julat ini masih harus memberikan prestasi yang mencukupi. Kadang-kadang, kerana pemasangan atau pemboleh ubah kenderaan, mustahil SWR lebih rendah daripada ini.


8) Bagaimana Saya Memeriksa SWR Saya Tanpa Meter?
Berikut adalah langkah-langkah Menala radio CB tanpa meter SWR:
1) Cari kawasan dengan gangguan terhad.
2) Pastikan anda mempunyai radio tambahan.
3) Tune kedua radio ke saluran yang sama.
4) Bercakap di satu radio dan dengar melalui radio yang lain.
5) Jauhkan satu radio dan perhatikan apabila suaranya jelas.
6) Sesuaikan antena anda mengikut keperluan.


9) Adakah semua Antena CB Perlu Diselaraskan?
Walaupun penalaan antena tidak diperlukan untuk mengoperasikan sistem CB anda, ada beberapa sebab penting anda harus selalu menala antena: Peningkatan Prestasi - Antena yang disetel dengan betul akan SELALU berfungsi lebih efisien daripada antena yang tidak digunakan.


10) Mengapa SWR Saya Naik Apabila saya bercakap?

Salah satu penyebab pembacaan SWR tinggi yang paling biasa adalah dengan tidak betul menyambungkan meter SWR anda ke radio dan antena anda. Apabila dilampirkan dengan tidak betul, bacaan akan dilaporkan sangat tinggi walaupun semuanya dipasang dengan sempurna. Lihat artikel ini untuk memastikan meter SWR anda dipasang dengan betul.


7. Online Percuma Terbaik Kalkulator VSWR pada tahun 2021

https://www.microwaves101.com/calculators/872-vswr-calculator
http://rfcalculator.mobi/vswr-forward-reverse-power.html
https://www.everythingrf.com/rf-calculators/vswr-calculator
https://www.pasternack.com/t-calculator-vswr.aspx
https://www.antenna-theory.com/definitions/vswr-calculator.php
http://www.flexautomotive.net/flexcalc/VSWR2/VSWR.aspx
https://www.allaboutcircuits.com/tools/vswr-return-loss-calculator/
http://www.csgnetwork.com/vswrlosscalc.html
https://www.ahsystems.com/EMC-formulas-equations/VSWR.php
http://cgi.www.telestrian.co.uk/cgi-bin/www.telestrian.co.uk/vswr.pl
https://www.changpuak.ch/electronics/calc_14.php
https://chemandy.com/calculators/return-loss-and-mismatch-calculator.htm
https://www.atmmicrowave.com/calculator/vswr-calculator/
http://www.emtalk.com/vswr.php




BACK


Perkongsian penyayang!


Tinggalkan pesanan 

Nama *
E-mel *
Telefon
Alamat
Kod Lihat kod pengesahan? Klik menyegarkan!
Mesej
 

Senarai mesej

Comments Loading ...
Utama| Mengenai Kami| Produk| Berita| muat turun| Sokongan| Maklum Balas| Hubungi Kami| Servis
Pembekal Satu-Stop Penyiaran FMUSER FM / TV
  Hubungi Kami