Који је однос напона у таласу? Како израчунати ВСВР?
„ВСВР (Волтаге Стандинг Ваве Ратио) је мера ефикасности преноса радио-фреквенцијске снаге са извора напајања, кроз далековод, у оптерећење (на пример, из појачала снаге кроз далековод до антене ). " Ово је концепт ВСВР. Више о ВСВР, као што су фактори утицаја ВСВР, утицај на преносни систем, разлика са СВР итд. Овај чланак вам може дати детаљно објашњење.
Према Википедији, однос стојних таласа (СВР) дефинисан је као:
"мера подударања импедансе оптерећења са карактеристичном импедансом далековода или таласовода. Неусклађеност импеданце резултира стојећим таласима дуж далековода, а СВР се дефинише као однос амплитуде делимичног стојећег таласа на антиноду (максимум) до амплитуда на чвору (минимална) дуж линије “.
СВР се обично мери помоћу наменског инструмента који се назива СВР метар. Будући да је СВР мера импедансе оптерећења у односу на карактеристичну импедансу далековода у употреби (који заједно одређују коефицијент рефлексије како је описано у наставку), дати СВР мерач може интерпретирати импедансу коју види у смислу СВР само ако има је дизајниран за ту одређену карактеристичну импедансу. У пракси већина далековода који се користе у овим апликацијама су коаксијални каблови са импедансом од 50 или 75 ома, тако да већина СВР бројила одговара једном од њих.
Провера СВР-а је стандардни поступак у радио станици. Иако би се исте информације могле добити мерењем импедансе терета помоћу анализатора импедансе (или „импеданцијског моста“), СВР мерач је у ту сврху једноставнији и робуснији. Мерењем величине неусклађености импедансе на излазу предајника открива проблеме због антене или далековода.
Иначе, ако мислите да никада лично нисте искусили стални талас, врло је мало вероватно. Таласи у микроталасној пећници су разлог што се храна неравномерно кува (грамофон је делимично решење тог проблема). Таласна дужина сигнала 2.45 ГХз је око 12 центиметара или око пет инча. Нуле у зрачењу (и загревању) раздвајаће се на растојању сличном таласној дужини.
Коефицијент рефлексије је а параметар који описује колики део електромагнетног таласа одражава дисконтинуитет импедансе у преносном медијуму, једнак односу односа амплитуде рефлектованог таласа и упадног таласа. Коефицијент рефлексије је врло користан квалитет при одређивању ВСВР-а или испитивању подударања између, на пример, хранилице и терета. Грчко слово Γ обично се користи за коефицијент рефлексије, мада се често види и σ.
Коефицијент рефлексије
Користећи основну дефиницију коефицијента рефлексије, он се може израчунати из знања о инцидент и одбијени напони.
Повратак губитак је губитак снаге сигнала услед рефлексије или повратка сигнала дисконтинуитетом у оптичкој вези или далеководу, а његова изражајна јединица је такође у децибелима (дБ). Ова неусклађеност импеданце може бити са уређајем уметнутим у линију или са завршним оптерећењем. Штавише, повратни губитак је однос између коефицијента рефлексије (Γ) и односа стојећег таласа (СВР) и увек је позитиван број, а велики повратни губитак је повољан параметар мерења и обично корелира са малим уметањем губитак. Узгред, ако повећате повратни губитак, он ће бити у корелацији са нижим СВР-ом.
Губитак сигнала, који јавља се дуж дужине оптичке везе, назива се губитак уметања. Губитак уметања је, међутим, природна појава која се јавља код свих врста преноса, било да се ради о подацима или електричном енергијом. Даље, као што је то у основи са свим физичким далеководима или проводним стазама, што је дужи пут већи су губици. Штавише, ови губици се јављају и на свакој тачки прикључка дуж линије, укључујући спојнице и конекторе. Овај одређени параметар мерења изражава се у децибелима и увек треба да буде позитиван број. Међутим, треба, не значи увек и ако је случајно негативан, то није повољан параметар мерења. У неким случајевима губитак уметања може се појавити као негативно мерење параметара.
Повратни губитак и губитак уметања
Дакле, хајде да сада детаљно испитамо горњи дијаграм како бисмо стекли боље разумевање како интеракцијски губици и повратни губици међусобно делују. Као што видите, инцидентна снага путује низ далековод са леве стране док не стигне до компоненте. Једном када дође до компоненте, део сигнала се одбија назад низ преносни вод према извору из којег је дошао. Такође имајте на уму да овај део сигнала не улази у компоненту.
Остатак сигнала заиста улази у компоненту. Тамо се део апсорбује, а остатак пролази кроз компоненту у далековод на другој страни. Снага која излази из компоненте назива се преносна снага, а мања је од упадне снаге из два разлога:
① Део сигнала се одражава.
② Компонента апсорбује део сигнала.
Дакле, укратко, губитак уметања изражавамо у децибелима, а то је однос улазне снаге и пренете снаге. Даље, можемо сумирати тај повратни губитак, који такође изражавамо у децибелима, однос пада снаге и рефлектоване снаге. Према томе, можемо видети како две врсте параметара мерења губитака помажу у тачном мерењу укупне ефикасности мерљивог сигнала и компоненте унутар система или кроз пролаз.
У данашњој електроничкој пракси, у погледу употребе, повратни губитак је бољи од СВР-а, јер пружа бољу резолуцију за мање вредности одбијених таласа.
3) Шта је подударање импеденце
Подударање импеданце је пројектовање извора импедансе оптерећења како би се смањила рефлексија сигнала или максимализовао пренос снаге. У једносмерним круговима извор и оптерећење треба да буду једнаки. У струјним круговима наизменичне струје, извор треба да буде једнак оптерећењу или сложеном коњугованом оптерећењу, у зависности од циља. Импеданса (З) је мера опозиције електричном протоку, што је комплексна вредност, при чему се стварни део дефинише као отпор (Р), а замишљени део назива се реактанса (Кс). Једначина за импедансу је тада по дефиницији З = Р + јКс, где је ј имагинарна јединица. У једносмерним системима реактанција је једнака нули, па је импеданса једнака отпору.
Однос таласа напона (ВСВР) је индикација количине неусклађености између антене и доводног вода који се на њу повезује. (Кликните ovde да бирамо наше антенске производе) Ово је такође познато као однос таласа (СВР). Опсег вредности за ВСВР је од 1 до ∞. Вредност ВСВР испод 2 се узима у обзир погодан за већину примена антена. Антена се може описати као да се добро подудара. Дакле, када неко каже да је антена лоше усклађена, врло често то значи да вредност ВСВР премашује 2 за фреквенцију од интереса. Повратни губитак је још једна спецификација од интереса и детаљније је обрађен у одељку Теорија антена. Обично потребна конверзија је између повратног губитка и ВСВР-а, а неке вредности су табеларно приказане у графикону, заједно са графиконом ових вредности за брзу референцу.
Направимо брз видео о ВСВР!
2) Фактори Утиче на ВСВР
· Фреквенција
· Земља антене
· У близини метални предмети
· Тип конструкције антене
· Температура
3) СВР вс ВСВР вс ИСВР вс ПСВР
СВР је концепт, односно однос стојећих таласа. ВСВР је заправо начин на који вршите мерење мерењем напона да бисте одредили СВР. СВР такође можете измерити мерењем струја или чак снаге (ИСВР и ПСВР). Али за већину намера и сврха, када неко каже СВР, мисли на ВСВР, у заједничком разговору су заменљиви.
· СВР: СВР означава однос стојећих таласа. Описује напонске и струјне таласе који се појављују на линији. То је генерички опис и за тренутне и за напонске стојне таласе. Често се користи заједно са мерачима који се користе за откривање односа стојних таласа. И струја и напон расту и падају у истом проценту за дату неусклађеност. · ВСВР: ВСВР или однос напона стојних таласа односи се посебно на напонске стојне таласе који су постављени на напојном или преносном воду. Како је лакше открити таласе напона, а у многим случајевима напони су важнији у погледу квара уређаја, термин ВСВР се често користи, посебно у областима РФ дизајна.
У већину практичних сврха ИСВР је исто што и ВСВР. У идеалним условима, РФ напон на линији за пренос сигнала је исти у свим тачкама линије, занемарујући губитке снаге узроковане електричним отпором у водовима линије и несавршеностима у диелектричном материјалу који раздваја проводнике линије. Идеални ВСВР је зато 1: 1. (Често се СВР вредност пише једноставно у смислу првог броја или бројника односа, јер је други број или називник увек 1.) Када је ВСВР 1, ИСВР је такође 1. Овај оптимални услов може постоје само када оптерећење (попут антене или бежичног пријемника), у које се испоручује РФ снага, има импедансу идентичну импеданси далековода. То значи да отпор оптерећења мора бити једнак карактеристичној импеданси далековода, а оптерећење не сме садржавати реактансу (то јест, оптерећење мора бити без индуктивности или капацитивности). У било којој другој ситуацији, напон и струја флуктуирају у различитим тачкама дуж линије, а СВР није 1.
4. Како ВСВР утиче на перформансе у преносном систему
Постоји много начина на које ВСВР утиче на перформансе преносног система или било ког система који може да користи радио фреквенције и идентичне импедансе. Иако се ВСВР користи нормално, и напонски и струјни таласи могу стварати проблеме.
· Појачала снаге предајника могу бити оштећена: Повећани нивои напона и струје који се виде на улагачу као резултат стојећих таласа могу оштетити излазне транзисторе предајника. Полупроводнички уређаји су врло поуздани ако раде у оквиру њихових одређених граница, али напони и струјни таласи на напојнику могу проузроковати катастрофалну штету ако узрокују да уређај ради изван њихових граница.
· ПА заштита смањује излазну снагу: С обзиром на врло стварну опасност од високог нивоа СВР који узрокује оштећење појачала снаге, многи предајници имају заштитни склоп који смањује излаз из предајника како СВР расте. То значи да ће лоше подударање између напојника и антене резултирати високим коефицијентом СВР што доводи до смањења излаза и тиме до значајног губитка преносне снаге.
· Висок напон и струја могу оштетити улагач: Могуће је да високи напони и нивои струје проузроковани високим односом стојећих таласа могу оштетити улагач. Иако ће у већини случајева напојни уређаји радити добро у оквиру својих граница и ако би удвостручење напона и струје требало да буде прилагођено, постоје неке околности када може доћи до оштећења. Тренутни максимуми могу проузроковати прекомерно локално загревање које би могло искривити или истопити употријебљену пластику, а познато је да високи напони у неким околностима изазивају лук.
· Кашњења настала рефлексијама могу проузроковати изобличења: Када се сигнал одбије неусклађеношћу, он се рефлектује назад према извору, а затим се може поново одразити према антени. Уводи се кашњење једнако двоструком времену преноса сигнала дуж улагача. Ако се подаци преносе, то може проузроковати интер-симболичке сметње, а у другом примеру где се преносила аналогна телевизија видела се слика „духа“.
· Смањење сигнала у поређењу са системом који се савршено подудара: Занимљиво је да губитак нивоа сигнала изазван лошим ВСВР-ом није ни приближно толико велик колико неки могу замислити. Сваки сигнал који се одражава оптерећењем, одбија се назад на предајник, а како подударање на предајнику може омогућити да се сигнал поново одбије на антену, настали губици су у основи губици које уноси улагач. Као водич, коаксијална дужина РГ30 од 213 метара са губитком од око 1.5 дБ на 30 МХз ће значити да ће антена која ради са ВСВР-ом на овој фреквенцији изгубити само нешто више од 1 дБ у поређењу са савршено усклађеном антеном.
За мерење односа стојних таласа могу се користити многе различите методе. Најинтуитивнија метода користи прорезану линију што је део далековода са отвореним прорезом који омогућава сонди да открије стварни напон у различитим тачкама дуж линије. Тако се максималне и минималне вредности могу директно упоређивати. Ова метода се користи на ВХФ и вишим фреквенцијама. На нижим фреквенцијама такви редови су непрактично дуги. Усмерене спојнице могу се користити на ВФ фреквенцијама кроз микроталасне фреквенције. Неки су дуги четвртине таласа или више, што ограничава њихову употребу на више фреквенције. Друге врсте усмерених спојница узоркују струју и напон у једној тачки преносне путање и математички их комбинују на такав начин да представљају снагу која тече у једном смеру. Уобичајени тип СВР / мерача снаге који се користи у аматерском раду може садржавати двосмерну спојницу. Други типови користе једну спојницу која се може ротирати за 180 степени за узорковање снаге која тече у било ком смеру. Једносмерне спојнице овог типа доступне су за многе фреквенцијске опсеге и нивое снаге и са одговарајућим вредностима спрезања за аналогни мерач који се користи.
Прорезана линија
Снага напред и одбијена снага измерена усмереним спојницама може се користити за израчунавање СВР. Прорачуни се могу извршити математички у аналогном или дигиталном облику или употребом графичких метода уграђених у мерач као додатну скалу или очитавањем са тачке прелаза између две игле на истом мерачу.
Горе наведени мерни инструменти могу се користити „у линији“, односно пуна снага предајника може проћи кроз мерни уређај тако да омогућава континуирани надзор СВР. Остали инструменти, попут мрежних анализатора, усмерених спојница мале снаге и антенских мостова, користе малу снагу за мерење и морају бити повезани уместо предајника. Мостни кругови се могу користити за директно мерење стварних и замишљених делова импедансе оптерећења и за коришћење тих вредности за извођење СВР. Ове методе могу пружити више информација него само СВР или прослеђивање и одраз снаге. Самостални антенски анализатори користе различите методе мерења и могу да приказују СВР и друге параметре уцртане у односу на фреквенцију. Коришћењем усмерених спојница и моста у комбинацији, могуће је направити линијски инструмент који чита директно у сложеној импеданси или у СВР-у. На располагању су и самостални антенски анализатори који мере вишеструке параметре.
Мерач снаге
НАПОМЕНА: Ако је ваше очитавање СВР испод 1, имате проблем. Можда имате лош СВР мерач, нешто није у реду са антеном или везом антене или можда имате оштећен или неисправан радио.
Када пренесени талас удари на границу попут оне између далековода без губитака и оптерећења (слика КСНУМКС), нека енергија ће се пренети у оптерећење, а нека ће се одразити. Коефицијент рефлексије односи долазне и рефлексне таласе као:
Γ = В-/V+ (Једначина 1)
Где је В- рефлексни талас, а В + долазни талас. ВСВР се односи на величину коефицијента рефлексије напона (Γ) према:
ВСВР = (1 + | Γ |) / (1 - | Γ |) (једначина 2)
Слика 1. Круг далековода који илуструје границу неусклађености импедансе између далековода и терета. Рефлексије се јављају на граници коју означава Γ. Упадајући талас је В +, а рефлективни талас В-.
ВСВР се може директно мерити СВР метром. РФ инструмент за тестирање, попут векторског мрежног анализатора (ВНА), може се користити за мерење коефицијената рефлексије улазног прикључка (СКСНУМКС) и излазног прикључка (СКСНУМКС). СКСНУМКС и СКСНУМКС су еквивалентни Γ на улазном и излазном прикључку, респективно. ВНА-и са математичким режимима такође могу директно израчунати и приказати резултат ВСВР.
Губитак повратка на улазним и излазним портовима може се израчунати из коефицијента рефлексије, СКСНУМКС или СКСНУМКС, како слиједи:
Горе смо напоменули да је ВСВР спецификација дата у односу односа према КСНУМКС, као пример КСНУМКС: КСНУМКС. Постоје два посебна случаја ВСВР, ∞: КСНУМКС и КСНУМКС: КСНУМКС. Однос бесконачности према један настаје када је оптерећење отвореног круга. Однос КСНУМКС: КСНУМКС настаје када се оптерећење савршено подудара с карактеристичном импеданцијом далековода.
ВСВР се дефинише из стајаћег таласа који на самом далеководу настаје:
ВСВР = | ВМАКС | / | ВМИН | (Једначина 8)
Где је ВМАКС максимална амплитуда и ВМИН је минимална амплитуда стојећег таласа. Са два супер наметнута таласа, максимум се јавља конструктивним интерференцијама између долазних и рефлексних таласа. Тако:
ВМАКС = В + + В- (једначина 9)
за максимално конструктивно ометање. Минимална амплитуда се јавља код деконструктивних сметњи или:
ВМИН = В + - В- (једначина 10)
Замјена једнаџби КСНУМКС и КСНУМКС у једначину приноса КСНУМКС
ВСВР = | ВМАКС | / | ВМИН | = (В + + В -) / (В + - В-) (једначина 11)
Супституцију једнаџбе КСНУМКС у једначину КСНУМКС, добијамо:
Како електрични талас путује кроз различите делове антенског система (пријемник, напојни вод, антена, слободни простор), он може наићи на разлике у импедансама. На сваком интерфејсу, неки део енергије таласа одбијаће се назад до извора, формирајући стојни талас у напојној линији. Однос максималне снаге и минималне снаге у таласу може се мерити и назива се однос напона стојних таласа (ВСВР). ВСВР мањи од 1.5: 1 је идеалан, ВСВР 2: 1 се сматра рубно прихватљивим у апликацијама мале снаге где су губици снаге критичнији, мада ВСВР висок 6: 1 и даље може бити употребљив са правом опрема. Само у случају да вам није стало до математичких једначина, ево мале табеле „варалица“ која ће вам помоћи да разумете корелацију ВСВР и процента рефлектоване снаге која ће се вратити.
ВСВР
Враћена снага
(приближно)
1:1
0%
2:1
100%
3:1
100%
6:1
100%
10:1
100%
14:1
100%
2. Шта узрокује висок ВСВР?
Ако је ВСВР превисок, потенцијално би могло доћи до превише енергије која се рефлектује натраг у појачало снаге, узрокујући оштећење унутрашњег кола. У идеалном систему постојао би ВСВР 1: 1. Узроци високе ВСВР оцене могу бити употреба непрописног терета или нешто непознато, попут оштећеног далековода.
