в чем измеряется ксв антенны
Для чего нужна настройка си-би антенны и что такое КСВ
Если говорить простыми словами, то настройка си-би антенны нужна для того, чтобы она работала в резонансе на нужном канале (определенной частоте) и всю мощность радиостанции передать в эфир, или, по — другому, в открытое пространство без потерь, и при этом получить максимум усиления по приему.
Допустим, мы имеем рацию (MegaJet-300) с выходной мощностью в 4 ватта и идеально настроенной заводской антенной с КСВ 1, которая установлена по центру крыши автомобиля — то и на выходе получаем те же 4 ватта, а это максимальная дальность связи, на которой Вы можете общаться с другими корреспондентами или пользователями си-би радиостанций.
Так что же такое КСВ от сложного к простому
Так что же такое КСВ? На этот вопрос уже есть развернутый научный ответ в Википедии — КСВ это
«Коэффициент стоячей волны (КСВ, от англ. standing wave ratio, SWR) — отношение наибольшего значения амплитуды напряжённости электрического или магнитного поля стоячей волны в линии передачи к наименьшему»
А если просто, то КСВ — это степень согласования выходного сопротивления рации 50 Ом с входным сопротивлением фидера (кабеля) и антенны, которые так же должны быть равны 50 Ом. То есть сигнал от радиостанции проходит по кабелю через центральную жилу с минимальными потерями в антенну как в режиме приема, так и передачи (падающая волна), а ток (отраженная волна), который протекает по оплетке кабеля в обратную сторону от антенны, практически или равен нулю.
Если линия (фидер, кабель) и нагрузка (антенна) согласованы, то КСВ = 1
Если волновое сопротивление линии и нагрузки различаются, то КСВ > 1
Например: — у нас есть заводская антенна с настроенным кабелем 50 Ом четверть длины волны — примерно 4 метра, остается только настроить антенну, чтобы входное сопротивление стало так же 50 Ом на нужной частоте, а это достигается путем изменения длины штыря (удлиняя, подрезая или подкручиванием с помощью болта в случае с укороченными спиральными антеннами), при этом получаем КСВ близкое к значению 1.
При КСВ более 1 мы имеем неэффективно работающую антенну на прием и, соответственно, на передачу, происходят потери, которые выражаются в процентах.
Приборы для измерения коэффициента стоячей волны «КСВ» «SWR»
Для настройки антенн — измерения «КСВ» «SWR», часто применяют стрелочные приборы заводского изготовления, на рынке достаточно много моделей с разной ценовой категорией от 900 руб. и выше, которые включают в себя кроме основной функции еще и дополнительную — измерение мощности рации.
Отличаются интерфейсом, кнопками управления, частотным диапазоном измерения — на фото выше модель RSM-600 имеет два диапазона измерения по частоте 1.8 — 160 MHz и 140 — 525 MHz плюс два диапазона по мощности 200 и 400W, большая градуированная шкала со значениями ксв от 1 до ∞ и шкала мощности с поддиапазонами 5, 20, 200 Ватт.
Наряду со стрелочными приборами для настройки антенн применяют и антенные анализаторы, функция у них одна, степень согласования оценивают по стандартной формуле и определяют коэффициент стоячей волны — как отношение максимального значения тока или напряжения к минимальному:
КСВ=Umax/Umin или КСВ=Imax/Imin
Антенные анализаторы — это, конечно, более продвинутые приборы, с информативными дисплеями отображающими не только ксв, частоту, но и значение активной и реактивной состовляющей. Имеют функцию сканирования по диапазонам, интерфейс для подключения к компьютеру, выводят графики резонанса антенны по диапазону, что очень удобно для быстрой и качественной настройки.
Однако цены на антенные анализаторы гораздо выше чем на стрелочные измерители ксв, даже самая дешевая модель из Китая обойдется вам более 4000 рублей.
Как настроить ксв автомобильной антенны
Настроить ксв автомобильной антенны достаточно просто, для этого надо иметь прибор для настройки, и знать основное правило — для повышения частоты (резонанса) антенны на нужном канале штырь подрезаем (укорачиваем) или задвигаем внутрь катушки, а для понижения полотно антенны удлиняется (выдвигается) или меняется на новое, более длинное.
Настраивается антенна только на автомобиле, то есть, установлена будь то на кузов, крышку багажника или на универсальный кронштейн, протянут кабель в салон авто к радиостанции.
Перед настройкой обязательно нужно проверить, где находится резонанс антенны или на каком канале показывает минимальное значение ксв, для этого:
Подключаем прибор к радиостанции — гнездо ANT к кабелю антенны через разъем PL259, гнездо TX соединяется через короткий кабель с гнездом рации.
Находим резонанс антенны, то есть минимальное значение ксв — переводим переключатель прибора в положение калибровка CAL, нажимаем тангенту рации, ручкой калибровки выставляем стрелку на максимальное значение шкалы. После этого переводим переключатель ксв метра в положение измерения — SWR, и видим реальное значение ксв в данном канале, перемещаясь по каналам (сеткам) вверх или вниз, вы узнаете, где минимальные показания прибора, то есть резонанс антенны.
Сдвигаем резонанс антенны. Пример: вы настраиваете новую антенну — штырь 1,5 метра, на 15 канал сетки D, нашли минимальные значения ксв 1.3 в 10 канале, что бы этот резонанс переместить в 15 канал нужно укоротить (подрезать, задвинуть) штырь антенны буквально на 0,5 или один сантиметр и повторно произвести измерение.
Все о коэффициенте стоячей волны
• В линии с КСВ>1 наличие отраженной мощности не приводит к потерям передаваемой мощности, хотя некоторые потери наблюдаются из-за конечного затухания в линии в фидерной линии без потерь нет потерь мощности из-за отражения независимо от величины КСВ. На всех KB диапазонах с кабелем, имеющим низкие потери, потери в рассогласованной линии обычно незначительны, однако на УКВ могут быть существенными, а на СВЧ—даже чрезвычайно большими. Затухание в кабеле зависит, прежде всего, от характеристик самого кабеля и его длины. При работе на KB кабель должен быть очень длинным или очень плохим, чтобы потери в кабеле стали весьма существенными.
• Отраженная мощность не течет обратно в передатчик и не повреждает его. Повреждения, иногда приписываемые высокому КСВ, обычно вызывает работа выходного каскада передатчика на рассогласованную нагрузку. Передатчик не «видит» КСВ, он «видит» только импеданс нагрузки, который зависит и от КСВ. Это означает, что импеданс нагрузки можно сделать точно соответствующим требуемому (например, с помощью антенного тюнера), не беспокоясь о КСВ в фидере.
• Усилия, затрачиваемые на снижение КСВ ниже 2:1 в любой коаксиальной линии, вообще представляются затраченными впустую — с точки зрения увеличения эффективности излучения антенны, но целесообразны в том случае, если схема защиты передатчика срабатывает, например, при КСВ>1,5.
• Высокий КСВ не обязательно указывает, что антенна работает плохо — эффективность излучения антенны определяется соотношением ее сопротивления излучения к общему входному сопротивлению.
• Низкий КСВ — не обязательно свидетельство того, что антенная система является хорошей. Напротив, низкий КСВ в широкой полосе частот является поводом для подозрений, что, например, в диполе или вертикальной антенне велико сопротивление потерь, обусловленное плохими соединениями и контактами, неэффективной системой заземления, потерями в кабеле, попаданием влаги в линию и т.д. Так, эквивалент нагрузки обеспечивает в линии КСВ=1,0, но он вообще не излучает, а короткая вертикальная антенна с сопротивлением излучения 0,1 Ом и потерями сопротивления 49,9 Ом излучает лишь 0,2% от поступающей мощности, обеспечивая при этом КСВ 1,0 в фидере.
• Для достижения максимального ВЧ тока излучатель антенной системы не обязательно должен иметь резонансную длину и не требует фидера определенной длины. Существенное рассогласование между линией питания и излучателем не препятствует поглощению излучателем всей реально поступающей мощности. При использовании соответствующего согласования (например, антенного тюнера) для компенсации реактивности не резонансного излучателя в месте подключения фидерной линии случайной длины антенная система является согласованной, и фактически вся подводимая мощность может эффективно излучаться.
• На КСВ в фидерной линии не влияет настройка антенного тюнера, установленного возле передатчика. Низкий КСВ в линии, достигнутый с помощью тюнера, обычно является свидетельством того, что в процессе настройки тюнера произошло рассогласование между передатчиком и входом антенного тюнера, и передатчик работает на несогласованную нагрузку.
• Вопреки расхожим представлениям, с хорошим симметричным (балансным) антенным тюнером и открытой двухпроводной фидерной линией излучение питаемого в центре диполя длиной 80 м, работающего в диапазоне 3,5 МГц, не намного эффективнее излучения такой же антенны длиной 48 м, работающей в том же диапазоне и с той же мощностью передатчика. Эффективность излучения диполя, настроенного в резонанс на частоте, например, 3750 кГц, практически такая же, как и на частоте 3500 или 4000 кГц при использовании любого фидера разумной длины; хотя можно ожидать, что КСВ на краях диапазона может достигать 5 и что коаксиальный кабель в действительности будет работать как настроенная линия. В этом случае, разумеется, потребуется использовать соответствующее устройство согласования (например, антенный тюнер) между передатчиком и фидером. Если для достижения согласования коаксиальный фидер любой антенной системы требует определенной длины, тот же самый входной импеданс можно получить с кабелем любой длины с помощью соответствующей простой цепи согласования из индуктивностей и емкостей.
• Высокий КСВ в коаксиальном фидере, вызванный значительным рассогласованием характеристического сопротивления линии и входного сопротивления антенны, сам по себе не вызывает появления ВЧ тока на внешней поверхности оплетки кабеля и излучения фидерной линии. В диапазонах коротких волн высокий КСВ в любой открытой линии, работающей с высоким КСВ, не будет ни вызывать протекание антенного тока по линии, ни приводить к излучению линии при условии, что токи в линии сбалансированы, и расстояние между проводниками линии мало по сравнению с рабочей длиной волны (это справедливо и на УКВ при условии отсутствия острых изгибов линии). Ток на внешней поверхности оплетки фидера и излучение фидера практически отсутствуют, если антенна сбалансирована относительно земли и фидера (например, при использовании горизонтальной антенны фидер должен располагаться вертикально); в таких случаях не нужно применять симметрирующие устройства (балуны) между антенной и фидером.
• КСВ-метры, установленные на участке между антенной и фидером, не обеспечивают более точное измерение КСВ. КСВ в фидере не может регулироваться изменением длины линии. Если показания КСВ-метра при перемещении по линии существенно различаются, это может указывать на антенный эффект фидера, вызываемый током, текущим по внешней стороне оплетки коаксиального кабеля, и/или на плохую конструкцию КСВ-метра, но не на то, что КСВ изменяется вдоль линии.
• Любая реактивность, добавленная к существующей резонансной нагрузке (имеющей только активное сопротивление) с целью снижения КСВ в линии, вызовет только увеличение отражения. Самый низкий КСВ в фидере наблюдается на резонансной частоте излучающего элемента и совершенно не зависит от длины фидера.
• Эффективность излучения диполей различных типов (из тонкого провода, петлевого диполя, «толстого» диполя, трапового или коаксиального диполя) практически одинакова при условии, что каждый из них имеет незначительные омические потери и питается одинаковой мощностью. Однако «толстые» и петлевые диполи имеют более широкую рабочую полосу частот по сравнению с антенной из тонкого провода.
• Если входное сопротивление антенны отличается от характеристического сопротивления фидерной линии, то сопротивление нагрузки передатчика может весьма значительно отличаться от характеристического сопротивления линии (если электрическая длина линии не кратна L/2), и от сопротивления в месте подключения к антенне. В этом случае импеданс нагрузки передатчика зависит еще и от длины фидера, который действует как трансформатор сопротивлений. В таких случаях, если не установлена подходящая цепь согласования между передатчиком и линией передачи, импеданс нагрузки может быть комплексным (т.е. иметь активную и реактивную составляющие), и с ним выходная схема передатчика может не справиться. В этом случае изменением длины линии передачи иногда удается обеспечить согласование нагрузки с передатчиком — именно это обстоятельство, скорее чем любые потери, связанные с КСВ, привело к возникновению многих неверных представлений о работе фидерных линий.
• Любая питаемая в центре антенна любой разумной длины с любым типом фидера с низкими потерями будет обеспечивать достаточно эффективное излучение электромагнитной энергии. При этом, как правило, требуется хороший антенный тюнер, если передатчик рассчитан на работу с низкоомной нагрузкой (например, 50 Ом). Этим объясняется тот факт, что многие годы питаемый в центре диполь остается популярной многодиапазонной антенной.
Правила настройки антенны и измерения КСВ
Таблица 1. Потери мощности при различных значениях КСВ
Рис 1. Схема подключения КСВ метра
ВНИМАНИЕ. Пpибоp должен допускать pаботу пpи Вашей выходной мощности! То есть если прибор рассчитан на максимальную мощность 10Вт, а ему на вход подать 100Вт, то результат будет вполне очевиден в виде дыма и вполне осязаем органами обоняния. Переключатель нужно поставить в положение FWD (прямое включение). Включив передачу, нужно выставить ручкой стрелку-указатель на конец шкалы. Таким образом делается калибровка показаний прибора. Калибровать прибор нужно каждый раз при изменении рабочей частоты. Далее, переключив (при отключенной передаче) прибор в положение REF (обратное включение), включить передачу и считать значение КСВ по шкале прибора.
— Обратите внимание, что антенну надо настраивать только по месту ее ОКОНЧАТЕЛЬНОЙ установки. Это значит, что, перенеся антенну на другое место, ее снова необходимо будет настраивать.
— Если Вы получили КСВ порядка 1,1-1,3, это отличный результат.
— Если Вы получили КСВ порядка 1,3-1,7, это тоже неплохо и Вам не о чем беспокоиться.
Из другого источника
Длины 50-омного кабеля в полуволнах, режим “полуволнового повторителя” ( верно для кабелей со сплошной полиэтиленовой изоляцией центральной жилы )
Количество полуволн
Сетка “C” Cетка ”D” Сетки “C”& “D”
Средняя частота МГц
27.5
Длина отрезка кабеля
1 3.639м 3.580м 3.611м
2 7.278м 7.160м 7.222м
3 10.917м 10.739м 10.833м
4 14.560м 14.319м 14.444м
5 18.195м 17.899м 18.055м
Что такое КСВН и как измерить КСВН?
ВНИМАНИЕ: 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.
Совместное использование заботу!
Content
1. Что такое КСВН (коэффициент стоячей волны напряжения)
1) Определение КСВН (коэффициент стоячей волны по напряжению)
Несовпадение импеданса приводит к возникновению стоячих волн вдоль линии передачи, а КСВ определяется как отношение амплитуды частичной стоячей волны на пучность (максимум) к амплитуде в узле (минимум) вдоль линии.
Коэффициент стоячей волны, VSWR, определяется как отношение максимального и минимального напряжения на линии без потерь.
На практике есть потери на любом фидере или линии передачи. Для измерения КСВН в этой точке системы определяется прямая и обратная мощность, которая преобразуется в значение КСВН.
Таким образом, КСВН измеряется в конкретной точке, и нет необходимости определять максимумы и минимумы напряжения по длине линии.
Давайте быстро посмотрим видео про КСВН! (Источник: RF elements sro)
2) Основные функции КСВН
Вот упрощенный список базовых знаний о радиочастотах, предоставленный техническим специалистом FMUSER Джимми, вы можете полностью понять VSWR с помощью этого контента:
КСВН = | V (макс.) | / | V (мин) |
V (max) = максимальная амплитуда стоячей волны
V (min) = минимальная амплитуда стоячей волны
ZL = сопротивление нагрузки
Zo = полное сопротивление источника
Каково идеальное значение КСВН?
Значение идеального КСВН составляет 1: 1 или кратко выражается как 1. В этом случае мощность, отраженная от нагрузки к источнику, равна нулю.
Как выразить КСВН с помощью отражения и прямой мощности?
По определению КСВН равен
Pr = отраженная мощность
Pf = мощность в прямом направлении
3) Почему я должен заботиться о КСВН?
Значение VSWR представляет мощность, отраженную от нагрузки к источнику. Он часто используется для описания того, сколько мощности теряется от источника (обычно высокочастотного усилителя) через линию передачи (обычно коаксиальный кабель) к нагрузке (обычно антенне).
Это плохая ситуация: ваш передатчик сгорает из-за чрезмерной энергии.
Вот основная причина:
Вся энергия отражается (например, от разрыва или короткого замыкания) в конце линии, затем никакая энергия не поглощается, создавая идеальную «стоячую волну» на линии. Это плохая, нежелательная ситуация. Фактически, когда мощность, предназначенная для излучения, возвращается в передатчик в полном объеме, он обычно сгорает там электронику.
Сложно понять? Вот пример, который может вам помочь:
Океанский волновой поезд, движущийся к берегу, несет энергию к пляжу. Если он поднимается на пологий пляж, вся энергия поглощается, и волны не возвращаются обратно в море. Если вместо наклонного пляжа присутствует вертикальная морская дамба, то входящий волновой поток полностью отражается, так что энергия не поглощается стеной.
Интерференция между входящей и исходящей волнами в этом случае создает «стоячую волну», которая вообще не выглядит бегущей; пики остаются в одном и том же пространственном положении и просто поднимаются и опускаются.
То же самое происходит в радио- или радиолокационной линии передачи. В этом случае мы хотим, чтобы волны на линии (как напряжение, так и ток) распространялись в одном направлении и передавали свою энергию в желаемую нагрузку, которая в данном случае может быть антенной, на которую она должна излучаться.
Если вся энергия отражается (например, в результате обрыва или короткого замыкания) в конце линии, то никакая энергия не поглощается, создавая идеальную «стоячую волну» на линии.
2. Что такое КСВ (коэффициент стоячей волны)?
1) Определение коэффициента стоячей волны (КСВ)
Согласно Википедии, коэффициент стоячей волны (КСВ) определяется как:
Высокий КСВ указывает на низкую эффективность линии передачи и отраженную энергию, что может повредить передатчик и снизить эффективность передатчика. Поскольку КСВ обычно относится к коэффициенту напряжения, его обычно называют коэффициентом стоячей волны напряжения (КСВН).
2) Как VSWR влияет на производительность системы передатчика?
Существует несколько способов, которыми VSWR влияет на производительность системы передатчика или любой системы, которая может использовать РЧ 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:
A. Усилители мощности передатчика могут быть повреждены:
Повышенные уровни напряжения и тока, наблюдаемые на фидере в результате стоячих волн, могут повредить выходные транзисторы 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.
B. Защита PA 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.
C. Высокое напряжение и ток 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.
D. Задержки, вызванные отражением, могут вызвать искажение:
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.
Интересно, что потеря уровня сигнала, вызванная плохим VSWR, не так велика, как некоторые могут себе представить. Любой сигнал, отраженный нагрузкой, отражается обратно на передатчик, и, поскольку согласование на передатчике может дать возможность отражать сигнал обратно на антенну, понесенные потери в основном те, которые вносит фидер.
Есть и другие важные параметры, которые необходимо измерить при оценке эффективности антенны: коэффициент отражения, потери рассогласования и возвратные потери, и это лишь некоторые из них. КСВН не является исчерпывающим элементом теории антенн, но он важен.
3) VSWR против SWR против PSWR против ISWR
Термины VSWR и SWR часто встречаются в литературе о стоячих волнах в радиочастотных системах, и многие спрашивают о разнице.
● VSWR (коэффициент стоячей волны напряжения):
VSWR или коэффициент стоячей волны напряжения применяется в особенности к стоящим волнам напряжения, которые установлены на фидере или линии передачи. Поскольку легче обнаружить стоячие волны напряжения, а во многих случаях напряжения более важны с точки зрения поломки устройства, часто используется термин VSWR, особенно в областях проектирования РЧ.
● КСВ (коэффициент стоячей волны):
КСВ означает коэффициент стоячей волны. Вы можете рассматривать это как математическое выражение неоднородности электромагнитного поля (ЭМ-поля) в линии передачи, такой как коаксиальный кабель. Обычно КСВ определяется как отношение максимального радиочастотного (РЧ) напряжения к минимальному высокочастотному напряжению вдоль линии. Коэффициент стоячей волны (КСВ) имеет три особенности:
SWR имеет следующие особенности:
● Он описывает стоячие волны напряжения и тока, которые появляются на линии.
● Это является общим описанием стоячих волн как тока, так и напряжения.
● Это часто используется вместе с измерителями, используемыми для определения коэффициента стоячей волны.
ВНИМАНИЕ: И ток, и напряжение растут и падают в одинаковой пропорции при заданном рассогласовании.
Высокий КСВ указывает на низкую эффективность линии передачи и отраженную энергию, что может повредить передатчик и снизить эффективность передатчика. Поскольку КСВ обычно относится к коэффициенту напряжения, его обычно называют коэффициентом стоячей волны напряжения (КСВН).
● PSWR (коэффициент стоячей волны мощности):
Термин «коэффициент стоячей волны», который также встречается несколько раз, определяется как просто квадрат КСВН. Однако это полное заблуждение, поскольку прямая и отраженная мощность постоянны (при условии отсутствия потерь в фидере), а мощность не растет и не падает так же, как стоячие формы напряжения и тока, которые являются суммой как прямых, так и отраженных элементов.
● ISWR (текущий коэффициент стоячей волны):
Вы, кажется, понимаете, что это связано с соотношением между мощностью, поступающей на антенну, и величиной, отраженной обратно, и тем, что (в большинстве случаев) мощность передается на антенну. Однако утверждения «вы выделяете больше мощности, чем необходимо» и «затем вызывает столкновение, которое может привести к тому, что ваш сигнал не будет таким чистым», неверны.
КСВН в зависимости от отраженной мощности
4) КСВН и эффективность системы
В идеальной системе 100% энергии передается от силовых каскадов к нагрузке. Для этого требуется точное соответствие между импедансом источника (характеристическое сопротивление линии передачи и всех ее разъемов) и импедансом нагрузки. Напряжение переменного тока сигнала будет одинаковым от конца до конца, поскольку оно проходит без помех.
КСВН в зависимости от% отраженной мощности
В реальной системе несогласованные импедансы заставляют часть мощности отражаться обратно к источнику (как эхо). Эти отражения вызывают конструктивные и деструктивные помехи, приводящие к пикам и спадам напряжения, изменяющимся со временем и расстоянием вдоль линии передачи. КСВН позволяет количественно оценить эти отклонения напряжения, следовательно, другое часто используемое определение коэффициента стоячей волны напряжения заключается в том, что это отношение самого высокого напряжения к самому низкому напряжению в любой точке линии передачи.
В идеальной системе напряжение не меняется. Следовательно, его КСВ составляет 1.0 (или, как правило, выражается как отношение 1: 1). Когда возникают отражения, напряжения меняются и КСВ выше, например 1.2 (или 1.2: 1). Повышенный КСВН коррелирует со снижением эффективности линии передачи (и, следовательно, общей эффективности передатчика).
Эффективность линий электропередачи увеличивается за счет:
1. Повышение напряжения и коэффициента мощности
2. Увеличение напряжения и уменьшение коэффициента мощности.
3. Уменьшение напряжения и коэффициента мощности.
4. Снижение напряжения и увеличение коэффициента мощности.
Есть четыре величины, которые описывают эффективность передачи мощности от линии к нагрузке или антенне: КСВН, коэффициент отражения, потери рассогласования и возвратные потери.
А пока, чтобы понять их значение, мы показываем их графически на следующем рисунке. Три условия:
● Линии, подключенные к согласованной нагрузке;
● Линии, подключенные к короткой несогласованной антенне (входное сопротивление антенны составляет 20–80 Ом, по сравнению с сопротивлением линии передачи 50 Ом);
● Линия открыта на том конце, где должна была быть подключена антенна.
Зеленая кривая — Стоячая волна на линии 50 Ом с согласованной нагрузкой 50 Ом на конце
С его параметрами и числовым значением следующим образом:
параметры | Численная величина | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Сопротивление нагрузки | 50 Ом | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Коэффициент отражения | 0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
КСВ | 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Потеря несоответствия | 0 дБ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Обратные потери | — ∞ дБ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
параметры | Численная величина | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Сопротивление нагрузки | ∞ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Коэффициент отражения | 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
КСВ | ∞ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Потеря несоответствия | — 0 дБ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Обратные потери | 0 дБ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
КСВ | Коэффициент отражения (Γ) | Отраженная мощность (%) | Потеря напряжения | Отраженная мощность (дБ) | Обратные потери | Потери рассогласования (дБ) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 | 0.00 | 0.00 | 0 | -Бесконечность | Бесконечность | 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 | 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 | ∞ | ∞ | ∞ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Мощность (дБм) | Мощность (дБВт) | Мощность ((Вт) ватт) |
100 | 70 | 10 MW |
90 | 60 | 1 MW |
80 | 50 | 100 кВт |
70 | 40 | 10 кВт |
60 | 30 | 1 кВт |
50 | 20 | 100 W |
40 | 10 | 10 W |
30 | 0 | 1 W |
20 | -10 | 100 мВт |
10 | -20 | 10 мВт |
0 | -30 | 1 мВт |
-10 | -40 | 100 мкВт |
-20 | -50 | 10 мкВт |
-30 | -60 | 1 мкВт |
-40 | -70 | 100 нВт |
-50 | -80 | 10 нВт |
-60 | -90 | 1 нВт |
-70 | -100 | 100 пВт |
-80 | -110 | 10 пВт |
-90 | -120 | 1 пВт |
-100 | -130 | 0.1 пВт |
-∞ | -∞ | 0 W |
где: дБм = децибел-милливатт дБВт = децибел-ватт МВт = мегаватт КВт = киловатт Вт = ватт мВт = милливатт мкВт = микроватт nW = нановатт pW = пиковатт |
3) Формула КСВН
Эта программа представляет собой апплет для расчета коэффициента стоячей волны напряжения (КСВН).
При настройке системы антенны и передатчика важно избегать несовпадения импеданса в любой части системы. Любое несоответствие означает, что некоторая часть выходной волны отражается назад к передатчику, и система становится неэффективной. Несоответствия могут возникать на интерфейсах между различным оборудованием, например передатчиком, кабелем и антенной. Антенны имеют импеданс, который обычно составляет 50 Ом (если антенна имеет правильные размеры). Когда происходит отражение, в кабеле возникают стоячие волны.
Формула VSWR и коэффициент отражения:
Уравнение 1 | Коэффициент отражения Γ определяется как | Уравнение 2 | КСВН или коэффициент стоячей волны по напряжению |
Формула | Формула | ||
Гамма | ZL = значение в омах нагрузки (обычно антенна) Zo = Характеристическое сопротивление линии передачи в Омах | Сигма | |
Когда значение равно «1». | Означает, что происходит 100% отражение, и нагрузка не передается. Отраженная волна находится в фазе с падающей волной. | С коротким замыканием | |
Когда значение равно «0». | Означает, что отражение не происходит, и вся мощность передается нагрузке. (ИДЕАЛ) | С правильно подобранной антенной. | Когда подключена правильно подобранная антенна, вся энергия передается антенне и преобразуется в излучение. ZL составляет 50 Ом, и по формуле 1 Γ будет равно нулю. Таким образом, КСВ будет ровно 1. |
Нет | Нет | С неправильно подобранной антенной. | При подключении неправильно согласованной антенны полное сопротивление больше не будет составлять 50 Ом, и возникает несоответствие полного сопротивления, и часть энергии отражается обратно. Количество отраженной энергии зависит от уровня несоответствия, поэтому значение VSWR будет больше 1. |
При использовании кабеля с неправильным волновым сопротивлением Кабель / линия передачи, используемые для подключения антенны к передатчику, должны иметь правильный волновой импеданс Zo. Обычно коаксиальные кабели имеют сопротивление 50 Ом (75 Ом для телевизоров и спутников), и их значения будут напечатаны на самих кабелях. Количество отраженной энергии зависит от уровня рассогласования, поэтому значение КСВН будет выше 1. Что такое стоячие волны? К концу линии передачи подключается нагрузка, и сигнал проходит по ней и входит в нагрузку. Если импеданс нагрузки не совпадает с импедансом линии передачи, то часть бегущей волны отражается обратно к источнику. Когда происходит отражение, они перемещаются обратно по линии передачи и объединяются с падающими волнами, создавая стоячие волны. Важно отметить, что результирующая волна выглядит стационарно и не распространяется как нормальная волна и не передает энергию в направлении нагрузки. Волна имеет области максимальной и минимальной амплитуды, называемые антиузлами и узлами соответственно. При подключении антенны, если производится КСВН 1.5, КПД мощности составляет 96%. При выпуске КСВН 3.0 КПД по мощности составляет 75%. При фактическом использовании не рекомендуется превышать VSWR 3.
Таким образом, можно напрямую сравнивать максимальные и минимальные значения. Этот метод используется на УКВ и более высоких частотах. На более низких частотах такие линии непрактично длинные. Направленные ответвители могут использоваться на ВЧ через микроволновые частоты. Некоторые из них имеют длину четверть волны или более, что ограничивает их использование более высокими частотами. Другие типы направленных ответвителей производят выборку тока и напряжения в одной точке на пути передачи и математически комбинируют их таким образом, чтобы представить мощность, текущую в одном направлении. Обычный тип измерителя КСВ / мощности, используемого в любительской работе, может содержать двунаправленный ответвитель. В других типах используется один соединитель, который можно поворачивать на 180 градусов для измерения мощности, протекающей в любом направлении. Однонаправленные ответвители этого типа доступны для многих диапазонов частот и уровней мощности и с соответствующими значениями связи для используемого аналогового измерителя. Направленный ваттметр с использованием вращающегося элемента направленного ответвителя Прямая и отраженная мощность, измеренная направленными ответвителями, может использоваться для расчета КСВ. Вычисления могут быть выполнены математически в аналоговой или цифровой форме или с использованием графических методов, встроенных в измеритель в качестве дополнительной шкалы, или путем считывания от точки пересечения двух игл на одном и том же измерителе. Вышеупомянутые измерительные приборы могут использоваться «в линию», то есть полная мощность передатчика может проходить через измерительное устройство, чтобы обеспечить непрерывный мониторинг КСВ. Другие инструменты, такие как анализаторы цепей, маломощные направленные ответвители и антенные мосты, используют малую мощность для измерения и должны подключаться вместо передатчика. Мостовые схемы можно использовать для прямого измерения действительной и мнимой частей импеданса нагрузки и использования этих значений для получения КСВ. Эти методы могут предоставить больше информации, чем просто КСВ или прямая и отраженная мощность. [11] Автономные антенные анализаторы используют различные методы измерения и могут отображать КСВ и другие параметры в зависимости от частоты. Используя направленные ответвители и мост в комбинации, можно создать линейный прибор, который считывает непосредственно комплексный импеданс или КСВ. [12] Также доступны автономные антенные анализаторы, которые измеряют несколько параметров. 1) Что вызывает высокий КСВН? Если КСВ слишком велик, потенциально может быть слишком много энергии, отраженной обратно в усилитель мощности, что приведет к повреждению внутренней схемы. В идеальной системе КСВ должен составлять 1: 1. Причины высокого КСВН могут заключаться в использовании неправильной нагрузки или чего-то неизвестного, например, поврежденной линии передачи. 2) Как уменьшить КСВН? 3) Является ли возврат потерь S11? 4) Почему измеряется КСВН? 5) Как исправить высокий КСВН? Если ваша антенна установлена низко на транспортном средстве, например, на бампере или за кабиной пикапа, сигнал может отражаться обратно в антенну, вызывая высокий КСВ. Чтобы избежать этого, держите антенну на высоте не менее 12 дюймов над линией крыши и располагайте антенну как можно выше на автомобиле. 6) Какое значение имеет хорошее значение КСВН? 8) Как я могу проверить свой КСВ без измерителя? 7. Лучший бесплатный онлайн Калькулятор КСВН в 2021 году https://www.microwaves101.com/calculators/872-vswr-calculator Совместное использование заботу!
|