הוספה למועדפים קבע כדף בית
עמדה:דף הבית >> חדשות

קטגורית מוצרים

תגיות מוצרים

אתרי Fmuser

מהו VSWR ואיך מודדים VSWR?

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


"VSWR בתיאוריית האנטנות מייצג יחס גל עומד מתח, המכונה גם יחס גל עומד (SWR). VSWR הוא מדידה של רמת הגל העומד בקו הזנה. מהנדסי RF יודעים כי נושא חשוב מאוד כאשר אנו לומדים קווי הזנה / העברה. הוא גל עומד, גל עומד מייצג את הכוח שהעומס אינו מקבל ומשקף לאחור לאורך קו השידור או המזין, ואילו יחס הגל העומד הוא פונקציה של מקדם ההשתקפות, המתאר את הכוח המוחזר על ידי האנטנה. --- - FMUSER "


שים לב: למרות שגלים עומדים ו- VSWR חשובים מאוד, לעיתים קרובות תיאוריית VSWR וחישובים יכולים להסוות מבט על המתרחש בפועל. למרבה המזל, ניתן לקבל מבט טוב על הנושא, מבלי להתעמק יותר מדי בתורת VSWR.



שיתוף זה אכפתיות!


תוֹכֶן

1. מהו VSWR (יחס גל עומד מתח)?

2. מה זה SWR (יסודות גל עומד)?

3. אינדיקטורים פרמטרים חשובים של SWR

4. מחשבון VSWR: כיצד לחשב VSWR?

5. כיצד למדוד את יחס הגל העומד

6. שאלו לעתים קרובות שאלות

7. עשרת המובילים הטובים ביותר בחינם באינטרנט מחשבון VSWR



1. מהו VSWR (יחס גל עומד מתח)


1) הגדרת VSWR (יחס גל עומד מתח)

יחס גל עומד מתח (VSWR) מוגדר כיחס בין גלי עומד מתח משודרים ומשתקפים ב תדר רדיו מערכת העברת חשמל (RF). לפעמים VSWR מבוטא גם כ" viswar ". VSWR הוא מדד ליעילות מועבר כוח RF ממקור החשמל, דרך קו העברה, ולעומס. דוגמה נפוצה היא א מגבר כוח מחובר לאנטנה דרך א קו תמסורת. VSWR משמש כמדד יעילות לכל מה שמעביר RF כולל קווי העברה, כבלים חשמליים ואפילו את האות באוויר. 


אי התאמה של עכבה גורמת לגלים עומדים לאורך קו ההולכה, ו- SWR מוגדר כיחס של משרעת הגל העומד החלקי אנטינוד (מקסימום) למשרעת בצומת (מינימום) לאורך הקו.



ההגדרה של VSWR מספקת את הבסיס לכל ה- חישובים ונוסחאות.

יחס גל העמידה במתח, VSWR מוגדר כיחס בין המתח המרבי למינימלי בקו חסר הפסד.


היחס המתקבל מתבטא בדרך כלל כיחס, למשל 2: 1, 5: 1 וכו '. התאמה מושלמת היא 1: 1 ואי התאמה מוחלטת, כלומר מעגל קצר או פתוח הוא ∞: 1.


בפועל יש הפסד בכל מזין או קו העברה. כדי למדוד את ה- VSWR, כוח קדימה ואחורה מזוהה באותה נקודה במערכת וזה מומר לנתון עבור VSWR. 


באופן זה, ה- VSWR נמדד בנקודה מסוימת ואין צורך לקבוע את מקסימום המתח והמינימום לאורך הקו.


גם לקרוא: מה ההבדל בין AM ו-FM?


בואו ניקח סרטון צפייה מהיר על VSWR! (מקור: RF elements sro)





2) פונקציות עיקריות של VSWR

ביישום, איור זה מתאר עד כמה האנטנה מתאימה עכבה לרדיו או לקו השידור אליו היא מחוברת. בקו מחובר, אי התאמה של עכבה יכולה לגרום להשתקפות, וזה בדיוק מה שזה נשמע - גל שמקפץ לאחור ועובר לכיוון הלא נכון. התוצאה של הגלים המנוגדים היא גל עומד. זה מקטין את הכוח שהאנטנה מקבל ויכול להשתמש בו כדי לשדר. זה יכול אפילו לשרוף א מַשׁדֵר


VSWR נעשה שימוש נרחב במגוון יישומים, כגון VSWR ב- אַנטֶנָה, VSWR ב טלקום, VSWR במיקרוגל, VSWR ב- RF וכו '. להלן כמה מהיישומים העיקריים עם הסבר:


יישומים של VSWR הפונקציות העיקריות של VSWR 
שידור אנטנה
יחס גל המתח המתח (VSWR) הוא אינדיקציה לכמות אי ההתאמה בין אַנטֶנָה וקו ההזנה המתחבר אליו. זה ידוע גם בשם יחס העמידה (SWR). טווח הערכים עבור VSWR הוא בין 1 ל- ∞. ערך VSWR מתחת ל -2 נחשב מתאים לרוב יישומי האנטנה. ניתן לתאר את האנטנה כבעלת "התאמה טובה". לכן כשמישהו אומר שהאנטנה תואמת בצורה גרועה, לעתים קרובות זה אומר שערך ה- VSWR עולה על 2 בתדירות של עניין.
טֵלֵקוֹמוּנִיקַציָה בטלקומוניקציה, יחס הגל העומד (SWR) הוא היחס בין המשרעת של גל עומד חלקי באנטינודה (מקסימום) למשרעת בצומת סמוך (מינימום) בקו העברה חשמלי. 
מיקרוגל
אמצעי ביצועים נפוצים הקשורים לקווי העברת מיקרוגל ומעגלים הם VSWR, מקדם השתקפות ו לחזור אובדן, כמו גם מקדם העברה ואובדן הכנסה. כל אלה עשויים לבוא לידי ביטוי באמצעות פרמטרי פיזור, המכונים בדרך כלל פרמטרי S.
RF יחס גל עומד מתח (VSWR) מוגדר כיחס בין גלי עומד מתח מועברים ומשתקפים בתדר רדיו (RF) מערכת. זהו מדד ליעילות מועבר כוח RF ממקור החשמל, דרך קו העברה, ולעומס

גם לקרוא:כיצד למדוד SWR ברדיו AM לבדך?

לפניכם רשימת ידע בסיסית מפושטת של RF שמספק הטכנאי FMUSER ג'ימי, תוכלו להבין את VSWR באופן מלא באמצעות תכנים אלה: 


כיצד להביע VSWR באמצעות מתח?
על פי ההגדרה, VSWR הוא היחס בין המתח הגבוה ביותר (המשרעת המרבית של הגל העומד) למתח הנמוך ביותר (המשרעת המינימלית של הגל העומד) בכל מקום בין מקור לעומס.

VSWR = | V (מקסימום) | / | V (דקות) |

V (מקסימום) = המשרעת המרבית של הגל העומד
V (min) = המשרעת המינימלית של הגל העומד


כיצד להביע VSWR באמצעות עכבה?
על פי ההגדרה, VSWR הוא היחס בין עכבת העומס ועכבת המקור.

VSWR = ZL / Zo

ZL = עכבת העומס
Zo = עכבת המקור

מה הערך האידיאלי של VSWR?
הערך של VSWR אידיאלי הוא 1: 1 או ביטוי קצר כ- 1. במקרה זה הכוח המשתקף מהעומס למקור הוא אפס.

כיצד לבטא VSWR באמצעות השתקפות וכוח קדימה?
לפי ההגדרה VSWR שווה ל-

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

שם:

Pr = כוח מוחזר
Pf = כוח קדימה


גם לקרוא: כיצד לעצב את אנטנת רדיו ה- FM שלך ics יסודות והדרכות אנטנת FM תוצרת בית

3) מדוע עלי לדאוג ל- VSWR? 

הערך של VSWR מציג את הכוח המשתקף מהעומס למקור. הוא משמש לעתים קרובות כדי לתאר כמה כוח מאבד מהמקור (בדרך כלל מגבר בתדרים גבוהים) דרך קו שידור (בדרך כלל כבל קואקסיאלי) לעומס (בדרך כלל אנטנה).

זהו מצב גרוע: המשדר שלך נשרף בגלל אנרגיה מוגזמת מדי.

הנה הסיבה העיקרית:

כל האנרגיה משתקפת (למשל על ידי מעגל פתוח או קצר) בקצה הקו, ואז אף אחת לא נקלטת, ומייצרת "גל עומד" מושלם על הקו. זהו מצב גרוע ולא רצוי. למעשה, כאשר הכוח שנועד להקרין חוזר אל המשדר בעוצמה מלאה, הוא בדרך כלל ישרוף את האלקטרוניקה שם.

קשה להבין? הנה דוגמה שעשויה לעזור לך:

רכבת גל של אוקיינוס ​​הנוסעת לכיוון החוף נושאת אנרגיה לכיוון החוף. אם הוא עולה לחוף משופע בעדינות, כל האנרגיה נקלטת, ואין גלים שנוסעים חזרה לחוף. אם במקום חוף משופע יש חומת ים אנכית, אז מסלול הגל הנכנס משתקף לחלוטין, כך שלא אנרגיה נקלטת בקיר. 




ההפרעה בין הגלים הנכנסים והיוצאים במקרה זה מייצרת "גל עומד" שלא נראה כאילו הוא נוסע כלל; הפסגות נשארות באותן מיקומים מרחביים ופשוט עולות ויורדות.

אותה תופעה מתרחשת בקו העברת רדיו או מכ"ם. במקרה זה, אנו רוצים שהגלים על הקו (מתח וזרם כאחד) ינועו לכיוון אחד ויפקידו את האנרגיה שלהם בעומס הרצוי, שבמקרה זה עשוי להיות אנטנה בה יש להקרין. 


אם כל האנרגיה משתקפת (למשל על ידי מעגל פתוח או קצר) בסוף הקו, אז אף אחת מהן לא נקלטת ומייצרת "גל עומד" מושלם על הקו. 


לא נדרש מעגל פתוח או קצר כדי לגרום לגל משתקף. כל מה שצריך זה חוסר התאמה בעכבה בין הקו לעומס. אם הגל המשתקף אינו חזק כמו הגל הקדמי, אז נצפה דפוס "גל עומד" כלשהו, ​​אך האפסים לא יהיו עמוקים וגם הפסגות לא יהיו גבוהות כמו להחזרה מושלמת (או חוסר התאמה מוחלט).


גם לקרוא: מדוע אנו זקוקים ליחס גל עומד (SWR)?


בחזרה


2. מהו SWR (יחס גל עומד)?


1) הגדרת יחס גל עומד (SWR)

על פי ויקיפדיה, יחס גל עומד (SWR) מוגדר כ:


'' מדד להתאמת עכבה של עומסים לעכבה האופיינית של קו הילוכים או מוליך גל בהנדסת רדיו וטלקומוניקציה. SWR הוא, אם כן, היחס בין גלים מועברים ומשתקפים או היחס בין המשרעת של גל עומד במקסימום, למשרעת במינימום, SWR מוגדר בדרך כלל כיחס מתח הנקרא VSWR ”.


SWR גבוה מציין יעילות לקו שידור ירודה ואנרגיה משתקפת, העלולים לפגוע במשדר ולהפחית את יעילות המשדר. מכיוון ש- SWR בדרך כלל מתייחס ליחס המתח, זה מכונה בדרך כלל יחס גל עומד מתח (VSWR).


2) כיצד VSWR משפיע על הביצועים של מערכת משדרים? 

ישנן מספר דרכים בהן VSWR משפיע על הביצועים של מערכת משדר, או על כל מערכת שעשויה להשתמש במכשירי RF ותואמים.

למרות שבדרך כלל משתמשים במונח VSWR, גם גלי העמידה של המתח וגם הנוכחי יכולים לגרום לבעיות. חלק מההשפעות מפורטות להלן:

א.מגברי כוח משדר יכולים להיפגע:

רמות המתח והזרם המוגברים הנראים במזין כתוצאה מגלי העמידה, עלולים לפגוע בטרנזיסטורי היציאה של המשדר. התקני מוליכים למחצה הם אמינים מאוד אם הם מופעלים בגבולותיהם שצוינו, אך גלי המתח והזרם העומדים במזין עלולים לגרום לנזק קטסטרופלי אם הם גורמים למתכנן לפעול מחוץ לתחום שלהם.

B. הגנת הרשות מפחיתה את כוח התפוקה:  

לאור הסכנה האמיתית מאוד של רמות SWR גבוהות שגורמות נזק למגבר ההספק, משדרים רבים משלבים מעגלי הגנה שמפחיתים את הפלט מהמשדר עם העלאת ה- SWR. משמעות הדבר היא כי התאמה לקויה בין המזין לאנטנה תביא ל- SWR גבוה הגורם להפחתת התפוקה ומכאן לאובדן משמעותי בכוח המועבר.

ג. מתח גבוה וזרם עלול לגרום נזק למזין:   

יתכן שרמת המתח הגבוה והזרם הנגרמת על ידי יחס הגל העמיד הגבוה עלולה לגרום נזק למזין. למרות שברוב המקרים מזינים יופעלו היטב בגבולותיהם ויש להכיל את הכפילות של המתח והזרם, אך ישנן כמה נסיבות בהן ניתן לגרום נזק. המקסימה הנוכחית עלולה לגרום לחימום מקומי מופרז שעלול לעוות או להמיס את הפלסטיקים המשמשים אותו, וכבר ידוע שהמתחים הגבוהים גורמים לקשתות בנסיבות מסוימות.

ד. עיכובים הנגרמים על ידי השתקפויות עלולים לגרום לעיוות:   

כאשר אות משתקף על ידי אי התאמה, הוא משתקף חזרה לעבר המקור, ואז ניתן להשתקף שוב לעבר האנטנה. עיכוב מוצג שווה לפעמיים זמן ההעברה של האות לאורך המזין. אם מועברים נתונים זה יכול לגרום להפרעה בין סמלים, ובדוגמא אחרת בה הועברה טלוויזיה אנלוגית, נראתה תמונה "רוח רפאים".


מעניין שההפסד ברמת האות שנגרם על ידי VSWR לקוי אינו גדול כמעט ככל שיכולים לדמיין. כל אות שמשתקף על ידי העומס, משתקף חזרה למשדר וכפי שהתאמה במשדר יכולה לאפשר את ההשתקפות של האות שוב לאנטנה, ההפסדים שנגרמים הם בעיקרם אלה שמציגים המזין. 


ישנם סיביות חשובות אחרות שיש למדוד ביעילות האנטנה: מקדם ההשתקפות, אובדן ההתאמה ואיבוד ההחזר עד כמה שם. VSWR אינו סוף כל תיאוריית האנטנות, אך הוא חשוב.


גם לקרוא: מה זה מסנן נמוך לעבור וכיצד לבנות מסנן נמוך לעבור?

3) VSWR לעומת SWR לעומת PSWR לעומת ISWR

המונחים VSWR ו- SWR נראים לרוב בספרות על גלי עמידה במערכות RF, ורבים שואלים על ההבדל.


● VSWR (יחס גל עומד מתח):

יחס VSWR או גל עומדי מתח חל באופן ספציפי על גלי העמידה במתח המוגדרים על מזין או קו הולכה. מכיוון שקל יותר לאתר את גלי העמידה במתח, ובמקרים רבים מתחים חשובים יותר מבחינת פירוק המכשירים, לרוב משתמשים במונח VSWR, במיוחד בתחומי תכנון RF.


● SWR (יחס גל עומד):

SWR מייצג יחס גל עומד. אתה יכול לראות את זה כביטוי מתמטי לאי אחידות של שדה אלקטרומגנטי (שדה EM) בקו העברה כגון כבל קואקסיאלי. בדרך כלל, SWR מוגדר כיחס בין מתח תדר הרדיו המרבי (RF) למתח ה- RF המינימלי לאורך הקו. יחס הגל העומד (SWR) כולל שלוש תכונות:


ל- SWR יש את התכונות הבאות:

● הוא מתאר את המתח והגלים העומדים בזרם המופיעים על הקו. 

● זה הוא תיאור כללי לגלים עומדים זרם ומתח. 

● זה משמש לעיתים קרובות ביחד עם מטרים המשמשים לזיהוי יחס הגל העומד. 

שים לב: גם הזרם וגם המתח עולים ויורדים באותו הפרופורציה לחוסר התאמה נתון.


SWR גבוה מציין יעילות לקו שידור ירודה ואנרגיה משתקפת, העלולים לפגוע במשדר ולהפחית את יעילות המשדר. מכיוון ש- SWR בדרך כלל מתייחס ליחס המתח, זה מכונה בדרך כלל יחס גל עומד מתח (VSWR).


● PSWR (יחס גל עומד):

המונח יחס גל עומד כוח, אשר נראה גם כמה פעמים, מוגדר כריבוע של ה- VSWR. עם זאת זו כשל מוחלט מכיוון שהכוח קדימה ומשתקף קבוע (בהנחה שאין הפסדי מזין) וההספק אינו עולה ויורד באותה צורה כמו צורות הגל העומדות במתח ובזרם המהווים סיכום של אלמנטים קדימה ומשקפים.


● ISWR (יחס גל עומד הנוכחי):

ניתן להגדיר את ה- SWR גם כיחס בין זרם ה- RF המרבי לזרם ה- RF המינימלי בקו (יחס גל עומד הנוכחי או ISWR). למטרות המעשיות ביותר, ISWR זהה ל- VSWR.


מתוך הבנה של אנשים מסוימים את SWR ו- VSWR בצורתם הבסיסית היא כי 1: 1 מושלם. SWR פירושו שכל הכוח שאתה מפעיל על הקו נדחק החוצה מהאנטנה. אם ה- SWR אינו 1: 1, אז אתה מוציא יותר כוח ממה שנדרש וחלק מהעוצמה הזו משתקף בחזרה לאורך הקו לעבר המשדר שלך ואז גורם להתנגשות שתגרום לכך שהאות שלך לא יהיה נקי ברור.


אבל, מה ההבדל בין VSWR ל- SWR? SWR (יחס גל עומד) הוא מושג, כלומר יחס הגל העומד. VSWR הוא למעשה אופן ביצוע המדידה על ידי מדידת המתחים לקביעת ה- SWR. ניתן גם למדוד את ה- SWR על ידי מדידת הזרמים או אפילו את הכוח (ISWR ו- PSWR). אבל לרוב הדברים, כשמישהו אומר SWR הם מתכוונים ל- VSWR, בשיחה משותפת הם ניתנים להחלפה.


נראה שאתה תופס את הרעיון שזה קשור ליחס בין כמה כוח קדימה לאנטנה לעומת כמה שמשתקף לאחור וכי (ברוב המקרים) הכוח נדחק החוצה לאנטנה. עם זאת, ההצהרות "אתה מוציא יותר כוח ממה שנדרש" ו"אחר כך גורמות להתנגשות שתגרום לכך שהאות שלך לא יהיה נקי "אינן נכונות.


VSWR לעומת כוח משולב


במקרים של SWR גבוה יותר, חלק או הרבה מהכוח פשוט מוחזר חזרה למשדר. זה לא קשור לאות נקי וכל מה שקשור להגנה על המשדר שלך מפני צריבה ו- SWR הוא ללא קשר לכמות החשמל שאתה מפמפם. זה פשוט אומר שבתדר, מערכת האנטנות לא כל כך יעילה כמו רדיאטור. כמובן שאם אתה מנסה לשדר בתדר אתה מעדיף שהאנטנה שלך תהיה בעלת ה- SWR הנמוך ביותר האפשרי (בדרך כלל כל דבר פחות מ- 2: 1 לא כל כך גרוע ברצועות התחתונות ו- 1.5: 1 טוב ברצועות הגבוהות יותר) , אך אנטנות רב-פסיות רבות עשויות להיות ב -10: 1 בחלק מהלהקות ואתה עשוי למצוא שאתה מסוגל לפעול באופן מקובל.


גם לקרוא: כיצד למנוע רעש על AM ו- FM Receiver


4) VSWR ויעילות המערכת
במערכת אידיאלית 100% מהאנרגיה מועברת משלבי הכוח לעומס. לשם כך יש צורך בהתאמה מדויקת בין עכבת המקור (העכבה האופיינית לקו ההולכה וכל מחבריו) לבין עכבת העומס. מתח ה- AC של האות יהיה זהה מקצה לקצה מאחר והוא עובר ללא הפרעה.


VSWR לעומת% כוח מוחזר


במערכת אמיתית, עכבות לא תואמות גורמות לחלק מהכוח להשתקף חזרה אל המקור (כמו הד). השתקפויות אלה גורמות להפרעות בונות והרסניות, המובילות לפסגות ועמקים במתח, המשתנות בזמן ובמרחק לאורך קו ההולכה. VSWR מכמת את שינויי המתח הללו, ולכן הגדרה אחרת הנפוצה ליחס גל עומד מתח היא שזה היחס בין המתח הגבוה ביותר למתח הנמוך ביותר, בכל נקודה בקו ההולכה.


עבור מערכת אידיאלית, המתח אינו משתנה. לכן, ה- VSWR שלו הוא 1.0 (או יותר מבוטא בדרך כלל כיחס של 1: 1). כאשר מתרחשים השתקפויות, המתחים משתנים וה- VSWR גבוה יותר, למשל 1.2 (או 1.2: 1). VSWR מוגבר מתואם ליעילות קו ההולכה (ולכן המשדר הכללי) מופחת.


היעילות של קווי ההולכה עולה ב:
1. הגדלת מתח וגורם הספק
2. הגדלת המתח וירידת גורם הכוח
3. הפחתת מתח וגורם הספק
4. הפחתת מתח והגברת גורם הכוח

ישנם ארבעה כמויות המתארות את יעילות העברת הכוח מקו לעומס או לאנטנה: ה- VSWR, מקדם ההשתקפות, אובדן ההתאמה ואובדן ההחזר. 


לעת עתה, כדי להשיג תחושה למשמעותם, אנו מראים אותם בצורה גרפית על הדמות הבאה. שלושה תנאים: 


● הקווים המחוברים לעומס תואם;
● הקווים המחוברים לאנטנה מונופול קצרה שאינה תואמת (עכבת כניסת האנטנה היא 20 - j80 אוהם, לעומת עכבת קו השידור של 50 אוהם);
● הקו פתוח בקצה המקום בו הייתה צריכה להיות מחוברת האנטנה.




עקומה ירוקה - גל עומד על קו 50 אוהם עם עומס תואם של 50 אוהם בקצהו

עם הפרמטרים והערך המספרי שלה כדלקמן:

פרמטרים  ערך מספרי
עכבת עומס
אוהם 50 
מקדם השתקפות

VSWR
1
הפסד לא מתאים
0 dB
הפסד החזר
- ∞ dB

שימו לב: [זה מושלם; אין גל עומד; כל הכוח נכנס לאנטנה / עומס]


עקומה כחולה - גל עומד על קו 50 אוהם לאנטנה מונופול קצרה

עם הפרמטרים והערך המספרי שלה כדלקמן:

פרמטרים  ערך מספרי
עכבת עומס
20 - j80 אוהם
מקדם השתקפות 0.3805 - j0.7080
ערך מוחלט של מקדם ההשתקפות
0.8038
VSWR
9.2
הפסד לא מתאים
- 4.5 dB
הפסד החזר
-1.9 DB

שים לב: [זה לא טוב מדי; הכוח לעומס או לאנטנה יורד –4.5 dB מאותו קו זמין במורד]


עקומה אדומה - גל עומד על קו עם מעגל פתוח בקצה שמאל (מסופי אנטנה)

עם הפרמטרים והערך המספרי שלה כדלקמן:

פרמטרים  ערך מספרי
עכבת עומס

מקדם השתקפות

VSWR

הפסד לא מתאים
- 0 dB
הפסד החזר
0 dB

שים לב: [זה רע מאוד: אין כוח שהועבר בסוף הקו]


בחזרה


3. מדדי פרמטרים חשובים של SWR


1) קווי העברה ו- SWR

ניתן להתייחס לכל מוליך הנושא זרם זרם חילופין כקו תמסורת, כמו אותם ענקים עיליים המפיצים כוח של זרם חילופין על פני הנוף. שילוב כל הצורות השונות של קווי ההולכה ייפול מחוץ לתחום מאמר זה, ולכן נגביל את הדיון לתדרים שבין 1 מגה-הרץ ל -1 ג'יגה הרץ, ולשני סוגים נפוצים של קו: קואקסיאלי (או "קואקס") ומוליך מקביל (aka, חוט פתוח, קו חלון, קו סולם או כבל מוביל כפי שנקרא לזה) כפי שמוצג באיור 1.



הסבר: כבל קואקסיאלי (A) מורכב ממוליך מרכזי מוצק או תקוע המוקף בפלסטיק או דיאלקטרי אוויר מבודד ומגן צינורי שהוא צמת תיל מוצקה או ארוגה. מעיל פלסטיק מקיף את המגן כדי להגן על המוליכים. עופרת תאומה (B) מורכבת מצמד חוטים מוצקים או תקועים מקבילים. החוטים מוחזקים על ידי פלסטיק יצוק (קו חלון, עופרת תאומה) או על ידי מבדדי קרמיקה או פלסטיק (קו סולם).



זרם זורם לאורך פני המוליכים (ראה בסרגל הצד "אפקט עור") בכיוונים מנוגדים. באופן מפתיע, אנרגיית ה- RF שזורמת לאורך הקו לא ממש זורמת במוליכים שבהם הזרם נמצא. הוא נע כגל אלקטרומגנטי (EM) בחלל שבין המוליכים ומסביבם. 


איור 1 מציין היכן ממוקם השדה בשתי קואקס ובמוביל תאומים. לשדל, השדה נכלל לחלוטין בדיאלקטרי בין המוליך המרכזי והמגן. עבור עופרת תאומה, השדה הוא החזק ביותר סביב המוליכים ובין השאר, אך ללא מגן מסביב, חלק מהשדה משתרע לחלל סביב הקו.


זו הסיבה שקואקס כל כך פופולרי - הוא לא מאפשר לאותות שבפנים לתקשר עם אותות ומוליכים מחוץ לקו. לעומק תאום, לעומת זאת, יש להרחיק הרחק (מספיק כמה רוחבי קו) מקווי הזנה אחרים ומכל סוג של משטח מתכת. מדוע להשתמש בליווי תאום? בדרך כלל יש לו הפסדים נמוכים יותר מאשר לשדל, ולכן היא בחירה טובה יותר כאשר אובדן אות הוא שיקול חשוב.



הדרכת קו העברה למתחילים (מקור: AT&T)



מהי אפקט עור?
מעל כ -1 קילוהרץ, זרמי זרם זרם בשכבה דקה יותר ויותר לאורך פני המוליכים. זה אפקט עור. זה קורה מכיוון שזרמי מערבולת בתוך המוליך יוצרים שדות מגנטיים הדוחפים זרם למשטח החיצוני של המוליך. ב -1 מגה-הרץ בנחושת, הזרם העיקרי מוגבל ל 0.1 מ"מ החיצוני של המוליך, וב- 1 ג'יגה הרץ, הזרם נלחץ לשכבה בעובי של כמה מיקרומטר בלבד.


גם לקרוא: DIY פשוט ותקציבי - כיצד ליצור משדר FM?

2) מקדמי השתקפות והעברה


מקדם השתקפות הוא החלק של אות האירוע המוחזר מאי התאמה. מקדם ההשתקפות מתבטא ב- ρ או ב- Γ, אך ניתן להשתמש בסמלים אלה גם לייצוג VSWR. זה קשור ישירות ל- VSWR מאת




 | Γ | = (VSWR - 1) / (VSWR + 1) (A)

איור. זהו שבר האות המוחזר על ידי עכבת העומס, ולעתים מתבטא באחוזים.


לצורך התאמה מושלמת, שום אות אינו משתקף על ידי העומס (כלומר, הוא נספג לחלוטין), ולכן מקדם ההשתקפות הוא אפס. 


עבור מעגל פתוח או קצר, האות כולו מוחזר לאחור, ולכן מקדם ההשתקפות בשני המקרים הוא 1. שים לב שדיון זה עוסק רק בגודל מקדם ההשתקפות.  


Γ יש גם זווית פאזה משויכת, המבדילה בין קצר ומעגל פתוח, כמו גם את כל המצבים שביניהם. 


לדוגמא, השתקפות ממעגל פתוח גורמת לזווית פאזה של 0 מעלות בין האירוע לגל המוחזר, מה שאומר שהאות המוחזר מוסיף בשלב עם האות הנכנס במקום במעגל הפתוח; כלומר המשרעת של הגל העומד כפולה מזו של הגל הנכנס. 


לעומת זאת, קצר חשמלי גורם לזווית פאזה של 180 מעלות בין האירוע לאות המוחזר, מה שאומר שהאות המשתקף מנוגד בשלב לאות הנכנס, ולכן המשרעות שלהם גורעות, וכתוצאה מכך אפס. ניתן לראות זאת באיורים 1 א ו-ב.

כאשר מקדם ההשתקפות הוא החלק של אות האירוע המשתקף חזרה מאי התאמה של עכבה במעגל או בקו העברה, מקדם השידור הוא החלק של אות האירוע המופיע ביציאה. 


זוהי פונקציה של האות המשתקף כמו גם אינטראקציות בין מעגלים פנימיים. יש לו משרעת ושלב המתאימים גם כן.




3) מהי אובדן החזר ואובדן הכנסה?

אובדן החזר הוא היחס בין רמת ההספק של האות המשתקף לרמת ההספק של אות הכניסה המתבטאת בדציבלים (dB), כלומר

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

איור 2. איבוד החזר ואובדן הכנסה במעגל או בקו הילוכים ללא הפסד.

באיור 2 מוחל על קו ההולכה אות 0 dBm, Pi. הכוח המשתקף, Pr, מוצג כ -10 dBm ואובדן ההחזר הוא 10 dB. ככל שהערך גבוה יותר, כך ההתאמה טובה יותר, כלומר בהתאמה מושלמת, הפסד ההחזר, באופן אידיאלי, הוא ∞, אך הפסד החזר של 35 עד 45 dB, נחשב בדרך כלל להתאמה טובה. באופן דומה, במעגל פתוח או בקצר חשמלי, כוח האירוע מוחזר לאחור. הפסד ההחזר למקרים אלה הוא 0 דציבלים.

אובדן הכנסה הוא היחס בין רמת ההספק של האות המועבר לרמת ההספק של אות הכניסה המתבטאת בדציבלים (dB), כלומר,

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

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

בהתייחס לאיור 2, Pr של -10 dBm פירושו כי 10 אחוז מכוח האירוע משתקף. אם המעגל או קו ההולכה הם ללא הפסד, 90 אחוז מכוח האירוע מועבר. איבוד ההכנסה הוא אפוא כ- 0.5 dB, וכתוצאה מכך עוצמה מועברת של -0.5 dBm. אם היו הפסדים פנימיים, אובדן ההכנסה היה גדול יותר.



בחזרה

4) מהם פרמטרים S?


דמות. ייצוג פרמטר S של מעגל מיקרוגל עם שתי יציאות.

באמצעות פרמטרים S ניתן לאפיין לחלוטין את ביצועי ה- RF של המעגל ללא צורך לדעת את הרכבו הפנימי. למטרות אלה, המעגל מכונה בדרך כלל "קופסה שחורה". רכיבים פנימיים יכולים להיות פעילים (כלומר מגברים) או פסיביים. התנאים היחידים הם שפרמטרי S נקבעים לכל התדרים והתנאים (למשל, טמפרטורה, הטיה של מגבר) המעניינים וכי המעגל יהיה ליניארי (כלומר הפלט שלו פרופורציונלי ישירות לקלט שלו). איור 3 הוא ייצוג של מעגל מיקרוגל פשוט עם כניסה אחת ויציאה אחת (הנקראות יציאות). לכל יציאה יש אות תקרית (א) ואות מוחזר (ב). על ידי ידיעת הפרמטרים S (כלומר, S11, S21, S12, S22) של מעגל זה, ניתן לקבוע את השפעתו על כל מערכת בה הוא מותקן.

פרמטרי S נקבעים על ידי מדידה בתנאים מבוקרים. באמצעות ציוד בדיקה מיוחד הנקרא מנתח רשת, קלט אות (a1) ליציאה 1 כאשר יציאה 2 מסתיימת במערכת עם עכבה מבוקרת (בדרך כלל 50 אוהם). המנתח מודד ומקליט בו זמנית את a1, b1 ו- b2 (a2 = 0). לאחר מכן התהפך התהליך, כלומר עם קלט אות (a2) ליציאה 2, המנתח מודד a2, b2 ו- b1 (a1 = 0). בצורתו הפשוטה ביותר, מנתח הרשת מודד רק את האמפליטודות של האותות הללו. זה נקרא מנתח רשת סקלרי ומספיק לקביעת כמויות כגון VSWR, RL ו- IL. עם זאת, לצורך אפיון מעגלים מלא, יש צורך בשלב גם ודורש שימוש במנתח רשת וקטורי. הפרמטרים S נקבעים על ידי היחסים הבאים:

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

S11 ו- S22 הם מקדמי השתקפות כניסה ויציאת המוצא של המעגל, בהתאמה; בעוד S21 ו- S12 הם מקדמי ההולכה קדימה ואחורה של המעגל. RL קשור למקדמי ההשתקפות ביחסים

RLPort 1 (dB) = -20 log10 | S11 | ו- RLPort 2 (dB) = -20 log10 | S22 | (ה)

IL קשור למקדמי העברת המעגלים על ידי מערכות היחסים

IL מנמל 1 לנמל 2 (dB) = -20 log10 | S21 | ויציאה מיציאה 2 ליציאה 1 (dB) = -20 log10 | S12 | (ו)

ניתן להרחיב ייצוג זה למעגלי מיקרוגל עם מספר יציאות שרירותי. מספר הפרמטרים S עולה בכיכר מספר היציאות, כך שהמתמטיקה נעשית מעורבת יותר, אך ניתנת לניהול באמצעות אלגברה מטריקס.


5) מהי התאמת עכבה?

עכבה היא התנגדות אליה נתקלים אנרגיה חשמלית כשהיא מתרחקת ממקורה.  


סינכרון עומס ועכב מקור יבטל את ההשפעה שתוביל להעברת כוח מרבית. 


זה ידוע כמשפט העברת הכוח המקסימלי: משפט העברת הספק מרבי הוא קריטי במכלולי העברת תדרים רדיו, ובמיוחד בהקמת אנטנות RF.



התאמת עכבה היא קריטית לתפקוד יעיל של מערכי RF שבהם ברצונך להזיז מתח וכוח בצורה מיטבית. בתכנון RF, ההתאמה של עכבות המקור והעומס תמקסם את העברת כוח ה- RF. אנטנות יקבלו העברת הספק מרבית או אופטימלית כאשר עכבתן מותאמת לעכבת הפלט של מקור השידור.

עכבת 50Ohm היא הסטנדרט לתכנון מרבית מערכות ה- RF והרכיבים. כבל קואקסיאלי העומד בבסיס הקישוריות במגוון יישומי RF בעל עכבה אופיינית של 50 אוהם. מחקר RF שנערך בשנות העשרים מצא כי עכבה אופטימלית להעברת אותות RF תהיה בין 1920 ל 30 אוהם, תלוי במתח ובהעברת כוח. עכבה סטנדרטית יחסית מאפשרת התאמה בין כבלים לרכיבים כגון אנטנות WiFi או Bluetooth, PCBs ומחלישים. למספר סוגי אנטנות מפתח עכבה של 50 אוהם כולל ZigBee GSM GPS ו- LoRa

מקדם השתקפות - ויקיפדיה

מקדם השתקפות - מקור: ויקיפדיה


אי התאמה בעכבה מובילה להחזרות מתח וזרם, ובהתקנות RF זה אומר שעוצמת האות תוחזר חזרה למקור שלה, הפרופורציה היא לפי מידת אי ההתאמה. ניתן לאפיין זאת באמצעות יחס גל עומד מתח (VSWR) המהווה מדד ליעילות העברת כוח RF ממקורו לעומס, כגון אנטנה.

אי התאמה בין עכבות מקור לבין עומס, למשל אנטנה 75 אוהם וכבלים לשדל 50 אוהם, באמצעות מגוון של התקני התאמת עכבה כגון נגדים בסדרה, שנאים, רפידות תואמות עכבה צמודות או מכווני אנטנה.

באלקטרוניקה, התאמת עכבה כוללת יצירה או שינוי של מעגל או יישום אלקטרוני או רכיב שהוגדר כך שעכבת העומס החשמלי תואמת את העכבה של מקור הכוח או הכונן. המעגל מתוכנן או מכוון כך שהעכבות נראות זהות.




כשמסתכלים על מערכות הכוללות קווי תמסורת, יש להבין שמקורות, קווי הולכה / מזינים ועומסים כולם בעלי עכבה אופיינית. 50Ω הוא תקן נפוץ מאוד ליישומי RF אם כי לעיתים ניתן לראות מעכבים אחרים במערכות מסוימות.


על מנת להשיג את העברת הכוח המרבית מהמקור לקו השידור, או מקו ההולכה לעומס, יהיה זה נגד, כניסה למערכת אחרת או אנטנה, על רמות העכבה להתאים.

במילים אחרות עבור מערכת 50Ω המקור או מחולל האות חייבים להיות עכבת מקור של 50Ω, קו ההולכה חייב להיות 50Ω וכך גם העומס.



בעיות מתעוררות כאשר הכוח מועבר לקו ההולכה או המזין והוא נע לעבר העומס. אם יש חוסר התאמה, כלומר עכבת העומס אינה תואמת את קו קו ההולכה, אז לא ניתן להעביר את כל הכוח.


מכיוון שהכוח לא יכול להיעלם, הכוח שלא מועבר לעומס צריך לעבור לאנשהו ושם הוא נוסע חזרה לאורך קו ההולכה לכיוון המקור.



כאשר זה קורה המתחים והזרמים של הגלים קדימה ומשתקפים במזין מוסיפים או גורעים בנקודות שונות לאורך המזין בהתאם לשלבים. בדרך זו מוצבים גלים עומדים.


ניתן להדגים את האופן בו מתרחשת ההשפעה באמצעות אורך חבל. אם קצה אחד נותר פנוי והקצה השני מועבר כלפי מטה, ניתן לראות תנועת הגל למטה לאורך החבל. עם זאת אם קצה אחד קבוע מוגדרת תנועת גל עומדת, וניתן לראות נקודות של רטט מינימלי ומקסימאלי.


כאשר ההתנגדות לעומס נמוכה ממתח עכבת המזין ועוצמות הזרם מוגדרים. כאן הזרם הכולל בנקודת העומס גבוה מזה של הקו המתאים לחלוטין, ואילו המתח פחות.



ערכי הזרם והמתח לאורך המזין משתנים לאורך המזין. עבור ערכים קטנים של כוח משתקף צורת הגל כמעט סינוסואידית, אך עבור ערכים גדולים יותר היא הופכת יותר לגל סינוס מתוקן גל מלא. צורת גל זו מורכבת מתח וזרם מכוח קדימה בתוספת מתח וזרם מההספק המוחזר.



במרחק של רבע אורך גל מהעומס המתחים המשולבים מגיעים לערך מקסימלי בעוד שהזרם הוא לפחות. במרחק של חצי אורך גל מהעומס המתח והזרם זהים לעומס.

מצב דומה מתרחש כאשר התנגדות העומס גדולה יותר מעכבת המזין אולם הפעם המתח הכולל בעומס גבוה מערך הקו המתאים לחלוטין. המתח מגיע למינימום במרחק רבע אורך גל מהעומס והזרם הוא מקסימום. עם זאת במרחק של חצי אורך גל מהעומס המתח והזרם זהים לעומס.



ואז כאשר ישנו מעגל פתוח הממוקם בסוף הקו, דפוס הגל העמידה עבור המזין דומה לזה של הקצר, אך עם היפוך דפוסי המתח והזרם.



בחזרה


6) מהי אנרגיה מוחזרת?
כאשר גל משודר פוגע בגבול כמו זה שבין קו ההולכה ללא הפסד לעומס (ראה איור 1. להלן), אנרגיה מסוימת תועבר לעומס וחלקה תשתקף. מקדם ההשתקפות מתייחס לגלים הנכנסים והמשתקפים כ:

Γ = V- / V + (שווה 1)

כאשר V- הוא הגל המשתקף ו- V + הוא הגל הנכנס. VSWR קשור לגודל מקדם השתקפות המתח (Γ) על ידי:

VSWR = (1 + | Γ |) / (1 - | Γ |) (שווה 2)


איור 1. מעגל קווי העברה הממחיש את גבול אי התאמת העכבה בין קו ההולכה לעומס. השתקפויות מתרחשות בגבול שנקבע על ידי Γ. גל האירוע הוא V + והגל המשקף הוא V-.


ניתן למדוד VSWR ישירות באמצעות מד SWR. ניתן להשתמש בכלי לבדיקת RF כמו מנתח רשת וקטורי (VNA) למדידת מקדמי ההשתקפות של יציאת הקלט (S11) ויציאת הפלט (S22). S11 ו- S22 שווים ל- Γ ביציאת הקלט והיציאה בהתאמה. VNAs עם מצבי מתמטיקה יכולים גם לחשב ולהציג ישירות את ערך VSWR שהתקבל.


ניתן לחשב את אובדן ההחזר ביציאות הקלט והפלט מתוך מקדם ההשתקפות, S11 או S22, כדלקמן:


RLIN = 20log10 | S11 | dB (שווה 3)

RLOUT = 20log10 | S22 | dB (שווה 4)


מקדם ההשתקפות מחושב מהה עכבה האופיינית של קו ההולכה ומעכבת העומס באופן הבא:


Γ = (ZL - ZO) / (ZL ​​+ ZO) (שווה 5)


כאשר ZL הוא עכבת העומס ו- ZO הוא העכבה האופיינית של קו ההולכה (איור 1).


ניתן לבטא VSWR גם במונחים של ZL ו- ZO. החלפת משוואה 5 למשוואה 2, אנו משיגים:


VSWR = [1 + | (ZL - ZO) / (ZL ​​+ ZO) |] / [1 - | (ZL - ZO) / (ZL ​​+ ZO) |] = (ZL + ZO + | ZL - ZO |) / (ZL + ZO - | ZL - ZO |)


עבור ZL> ZO, | ZL - ZO | = ZL - ZO


לָכֵן:


VSWR = (ZL + ZO + ZL - ZO) / (ZL ​​+ ZO - ZL + ZO) = ZL / ZO. (שווה 6)
עבור ZL <ZO, | ZL - ZO | = ZO - ZL


לָכֵן:


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


ציינו לעיל כי VSWR הוא מפרט שניתן בצורה יחסית יחסית ל- 1, כדוגמה 1.5: 1. ישנם שני מקרים מיוחדים של VSWR, ∞: 1 ו- 1: 1. יחס של אינסוף לאחד מתרחש כאשר העומס הוא מעגל פתוח. יחס של 1: 1 מתרחש כאשר העומס מתאים באופן מושלם ל עכבה האופיינית של קו ההולכה.


VSWR מוגדר מגל העמידה המתעורר על קו ההולכה עצמו על ידי:


VSWR = | VMAX | / | VMIN | (שווה 8)

כאשר VMAX הוא המשרעת המרבית ו- VMIN הוא המשרעת המינימלית של הגל העומד. עם שני גלים סופר-מוטלים, המקסימום מתרחש בהפרעה קונסטרוקטיבית בין הגלים הנכנסים והמשתקפים. כך:


VMAX = V + + V- (שווה 9)


להפרעות קונסטרוקטיביות מרביות. המשרעת המינימלית מתרחשת עם הפרעות דקונסטרוקטיביות, או:

VMIN = V + - V- (שווה 10)


החלפת המשוואות 9 ו- 10 לתשואות המשוואה 8


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

להחליף את משוואה 1 למשוואה 11, אנו משיגים:


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


משוואה 12 היא משוואה 2 המוצהרת בתחילת מאמר זה.


בחזרה


4. מחשבון VSWR: כיצד לחשב VSWR? 


רכיב המתח של גל עומד בקו העברה אחיד מורכב מהגל הקדמי (עם משרעת Vf) על גבי הגל המוחזר (עם משרעת Vr). השתקפויות מתרחשות כתוצאה מאי רציפות, כגון פגם בקו העברה אחיד אחרת, או כאשר קו ההולכה מסתיים עם עכבה אופיינית אחרת.


אם אתה מעוניין לקבוע את ביצועי האנטנות, יש למדוד את ה- VSWR תמיד במסופי האנטנה עצמם ולא בפלט המשדר. בגלל הפסדים אוהם בכבלים המשדרים, תיווצר אשליה שיש אנטנת VSWR טובה יותר, אך זה רק בגלל שהפסדים אלה מפחיתים את ההשפעה של השתקפות פתאומית במסופי האנטנה.

מכיוון שהאנטנה ממוקמת בדרך כלל מרחק מהמשדר, היא דורשת קו הזנה כדי להעביר כוח בין השניים. אם לקו ההזנה אין אובדן ותואם הן את עכבת פלט המשדר והן את עכבת כניסת האנטנה, ההספק המרבי יועבר לאנטנה. במקרה זה, ה- VSWR יהיה 1: 1 והמתח והזרם יהיו קבועים לכל אורך קו ההזנה.


1) חישוב VSWR

אובדן החזר הוא מדד ב- dB של יחס הכוח בגל האירוע לזה שבגל המוחזר, ואנו מגדירים שיש לו ערך שלילי.


הפסד החזר = 10 יומן (Pr / Pi) = 20 יומן (Er / Ei)

לדוגמא, אם בעומס יש אובדן החזר של -10 dB, אז 1/10 מכוח האירוע משתקף. ככל שהפסד ההחזר גבוה יותר, כך למעשה אבד פחות כוח.

עניין מובהק הוא גם אובדן ההתאמה. זהו מדד עד כמה מוחלש הכוח המועבר עקב השתקפות. זה ניתן על ידי הקשר הבא:


אי-התאמה לאובדן = 10 יומן (1 -p2)


לדוגמא, מטבלה מס '1 לאנטנה עם VSWR של 2: 1 יהיה מקדם השתקפות של 0.333, אובדן אי התאמה של -0.51 dB, ואובדן החזר של -9.54 dB (11% מהספק המשדר שלך מוחזר לאחור. )


2) תרשים צבירת VSWR בחינם


הנה תרשים חישוב VSWR פשוט. 


זכור תמיד ש- VSWR צריך להיות מספר גדול מ- 1.0


VSWR מקדם השתקפות (Γ) הספק מוחזר (%) אובדן מתח
הספק מוחזר (dB)
הפסד החזר
אובדן אי התאמה (dB)
1
0.00 0.00 0 -אינסוף אין סוף 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


קריאה נוספת: VSWR באנטנה



יחס גל העומס המתח (VSWR) הוא אינדיקציה לכמות אי ההתאמה בין אנטנה לקו ההזנה המתחבר אליה. זה ידוע גם בשם יחס העמידה (SWR). טווח הערכים עבור VSWR הוא בין 1 ל- ∞. 


ערך VSWR מתחת ל -2 נחשב מתאים לרוב יישומי האנטנה. ניתן לתאר את האנטנה כבעלת התאמה טובה. לכן כשמישהו אומר שהאנטנה תואמת בצורה גרועה, לעתים קרובות זה אומר שערך ה- VSWR עולה על 2 בתדירות של עניין. 


הפסד תשואה הוא מפרט נוסף של ריבית והוא מכוסה בפירוט רב יותר בסעיף תיאוריית האנטנות. המרה שנדרשת בדרך כלל היא בין הפסד החזר ל- VSWR, וחלק מהערכים מתוארים בתרשים, יחד עם גרף של ערכים אלה לצורך התייחסות מהירה.


מאיפה החישובים האלה? ובכן, התחל עם הנוסחה ל- VSWR:



אם נהפוך נוסחה זו, נוכל לחשב את מקדם ההשתקפות (, או אובדן ההחזר, s11) מ- VSWR:



כעת, מקדם ההשתקפות הזה מוגדר למעשה במונחי מתח. אנחנו באמת רוצים לדעת כמה כוח משתקף. זה יהיה פרופורציונלי לריבוע המתח (V ^ 2). לפיכך, הכוח המשתקף באחוזים יהיה:



אנו יכולים להמיר כוח מוחזר לדציבלים בפשטות:



לבסוף, הכוח משתקף או מועבר לאנטנה. הסכום שנמסר לאנטנה כתוב בתור (), והוא פשוט (1- ^ 2). זה ידוע כאובדן אי התאמה. זה כמות הכוח שאובדת בגלל אי ​​התאמה עכבה, ואנחנו יכולים לחשב את זה די בקלות:



וזה כל מה שאנחנו צריכים לדעת כדי לעבור הלוך ושוב בין VSWR, s11 / הפסד החזר ואיבוד חוסר התאמה. אני מקווה שהיה לך זמן כה גדול כמו שהיה לי.


טבלת המרה - dBm ל- dBW ו- W (וואט)

בטבלה זו אנו מציגים כיצד ערך ההספק ב- dBm, dBW ו- Watt (W) המתאים זה לזה.

הספק (dBm)
הספק (dBW)
הספק ((W) וואט)
100 
70 
10 MW
90 
60 
1 MW
80 
50 
100 קילוואט
70 
40 
10 קילוואט
60 
30 
1 קילוואט
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 מיקרווואט
-20 
-50 
10 מיקרווואט
-30 
-60 
1 מיקרווואט
-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
שם:
dBm = דציבל-מילוואט
dBW = דציבלים-ואט
MW = מגוואט
KW = קילוואט
W = וואט
mW = מיליוואט
μW = מיקרו-ואט
nW = ננו -וואט
pW = פיקוואט


בחזרה


3) נוסחת VSWR

תוכנית זו מהווה יישומון לחישוב יחס גל עומד מתח (VSWR).

בעת הקמת מערכת אנטנה ומשדר, חשוב להימנע מחוסר התאמה של עכבות בכל מקום במערכת. אי התאמה כלשהי פירושה חלק מסוים מגל הפלט משתקף חזרה לעבר המשדר והמערכת הופכת ללא יעילה. אי התאמה יכולה להתרחש בממשקים בין ציוד אחר, למשל משדר, כבל ואנטנה. לאנטנות יש עכבה, שהיא בדרך כלל 50 אוהם (כאשר האנטנה היא בממדים הנכונים). כאשר מתרחשת השתקפות, מיוצרים גלים עומדים בכבל.


נוסחת VSWR ומקדם השתקפות:

משוואה 1
מקדם השתקפות Γ מוגדר כ-
משוואה 2
יחס ה- VSWR או מתח העמידה במתח
נוסחה
נוסחה

גמא
ZL = הערך באוהם של העומס (בדרך כלל אנטנה)
Zo = הה עכבה האופיינית לקו ההולכה באוהם
סיגמא

בהתחשב בעובדה כי ρ ישתנה בין 0 ל -1, הערכים המחושבים עבור VSWR יהיו בין 1 עד אינסוף.

ערכים מחושבים
בין -1 ≦ Γ ≦ 1.
ערכים מחושבים
1 או יחס של 1: 1.
כאשר הערך הוא "-1".
פירושו השתקפות של 100% מתרחשת ושום כוח לא מועבר לעומס. הגל המוחזר נמצא 180 מעלות מהשלב (הפוך) עם גל האירוע.
עם מעגל פתוח

זהו מצב מעגל פתוח ללא אנטנה מחוברת. פירוש הדבר ש- ZL הוא אינסופי והמונחים Zo ייעלמו במשוואה 1 ומשאירים Γ = 1 (100% השתקפות) ו- ρ = 1.


שום כוח לא מועבר ו- VSWR יהיה אינסופי.
כאשר הערך הוא "1".
פירושו השתקפות של 100% מתרחשת ושום כוח לא מועבר לעומס. הגל המשתקף נמצא בשלב עם גל האירוע.
עם קצר חשמלי

תאר לעצמך שבקצה הכבל יש קצר חשמלי. פירוש הדבר ש- ZL הוא 0 ו- Eq.1 יחשב Γ = -1 ו- ρ = 1.


שום כוח לא מועבר ו- VSWR הוא אינסופי.
כאשר הערך הוא "0".
פירושו שלא מתרחשת השתקפות וכל הכוח מועבר לעומס. (אידיאלי)
עם אנטנה בהתאמה נכונה.
כאשר מחוברת אנטנה בהתאמה נכונה, כל האנרגיה מועברת לאנטנה ומוסרת לקרינה. ZL הוא 50 אוהם ו- Eq.1 יחשב את Γ לאפס. לפיכך VSWR יהיה בדיוק 1.
N / A N / A עם אנטנה שתואמת לא נכון.
כאשר מחוברת אנטנה בהתאמה לא נכונה, עכבה כבר לא תהיה 50 אוהם ומתרחשת אי התאמה של עכבה וחלק מהאנרגיה משתקף חזרה. כמות האנרגיה המשתקפת תלויה ברמת חוסר ההתאמה וכך VSWR יהיה ערך מעל 1.

בעת שימוש בכבל בעל עכבה אופיינית שגויה


קו הכבלים / שידור המשמש לחיבור האנטנה למשדר יצטרך להיות העכבה המאפיינת הנכונה Zo. 


בדרך כלל, כבלים קואקסיאליים הם 50 אוהם (75 אוהם לטלוויזיות ולוויין) וערכיהם יודפסו על הכבלים עצמם. 


כמות האנרגיה המשתקפת תלויה ברמת חוסר ההתאמה ולכן VSWR יהיה ערך מעל 1.


סקירה:

מהם גלים עומדים? עומס מחובר לקצה קו ההולכה והאות זורם לאורכו ונכנס לעומס. אם עכבת העומס אינה תואמת את עכבת קו ההולכה, אז חלק מהגל הנוסע מוחזר חזרה לכיוון המקור.


כאשר מתרחשת השתקפות, אלה נעות חזרה לאורך קו ההולכה ומשתלבים עם גלי האירוע כדי לייצר גלים עומדים. חשוב לציין כי הגל המתקבל נראה נייח ואינו מתפשט כמו גל רגיל ואינו מעביר אנרגיה לכיוון העומס. לגל אזורים בעלי משרעת מקסימאלית ומינימלית הנקראים אנטי צמתים וצמתים בהתאמה.


בעת חיבור האנטנה, אם נוצר VSWR של 1.5 אז יעילות ההספק היא 96%. כאשר מיוצר VSWR של 3.0 אז יעילות ההספק היא 75%. בשימוש בפועל, לא מומלץ לחרוג מ- VSWR של 3.


בחזרה


5. כיצד למדוד יחס גל עומד - הסבר בויקיפדיה
ניתן להשתמש בשיטות רבות ושונות למדידת יחס הגל העומד. השיטה האינטואיטיבית ביותר משתמשת בקו מחורץ המהווה קטע בקו ההולכה עם חריץ פתוח המאפשר לבדיקה לזהות את המתח בפועל בנקודות שונות לאורך הקו. 


כך ניתן להשוות את הערכים המקסימליים והמינימליים ישירות. בשיטה זו משתמשים בתדרים VHF ובתדרים גבוהים יותר. בתדרים נמוכים יותר, קווים כאלה ארוכים באופן לא מעשי. ניתן להשתמש במצמדים כיוונים ב- HF דרך תדרים של מיקרוגל. 


חלקם באורך רבע גל ומעלה, מה שמגביל את השימוש בהם בתדרים הגבוהים יותר. סוגים אחרים של מצמדי כיוון מדגמים את הזרם והמתח בנקודה אחת בנתיב ההולכה ומשלבים אותם באופן מתמטי באופן שייצג את הכוח שזורם לכיוון אחד.


הסוג הנפוץ של מד SWR / כוח המשמש לתפעול חובבני עשוי להכיל מצמד כיוון כפול. סוגים אחרים משתמשים במצמד יחיד שניתן לסובב 180 מעלות כדי לדגום כוח שזורם לשני הכיוונים. מצמדים חד כיווניים מסוג זה זמינים לטווחי תדרים ורמות הספק רבים ועם ערכי צימוד מתאימים למונה האנלוגי בו משתמשים.


מד וואט מכוון המשתמש באלמנט מצמד כיווני מסתובב


ניתן להשתמש בכוח קדימה ומשתקף הנמדד על ידי מצמדי כיוון לחישוב SWR. ניתן לבצע את החישובים בצורה מתמטית בצורה אנלוגית או דיגיטלית או באמצעות שיטות גרפיות המובנות במד כסקאלה נוספת או על ידי קריאה מנקודת המעבר בין שתי מחטים באותו מטר.


ניתן להשתמש במכשירי המדידה הנ"ל "בשורה", כלומר, העוצמה המלאה של המשדר יכולה לעבור דרך מכשיר המדידה כדי לאפשר ניטור רציף של SWR. מכשירים אחרים, כמו מנתחי רשת, מצמדי כיוון נמוכים בהספק וגשרים של אנטנות משתמשים בהספק נמוך למדידה ויש לחבר אותם במקום המשדר. ניתן להשתמש במעגלי גשר כדי למדוד ישירות את החלקים האמיתיים והדמיוניים של עכבת העומס ולהשתמש בערכים אלה כדי להפיק SWR. שיטות אלה יכולות לספק מידע רב יותר מאשר SWR או כוח קדימה ומשתקף. [11] מנתחי אנטנות עצמאיים משתמשים בשיטות מדידה שונות ויכולים להציג SWR ופרמטרים אחרים שתוכננו כנגד תדר. באמצעות מצמדי כיוון וגשר בשילוב, ניתן ליצור מכשיר בשורה הקורא ישירות בעכבה מורכבת או ב- SWR. [12] ניתן גם למנתחי אנטנות עצמאיים המודדים פרמטרים מרובים.


בחזרה



6. שאל שאלות לעתים קרובות

1) מה גורם ל- VSWR גבוה?

אם ה- VSWR גבוה מדי, עלולה להיות יותר מדי אנרגיה המוחזרת למגבר הספק, ולגרום נזק למעגלים הפנימיים. במערכת אידיאלית, יהיה VSWR של 1: 1. סיבות לדירוג VSWR גבוה יכולות להיות שימוש בעומס לא תקין או במשהו לא ידוע כמו למשל קו העברה פגום.


2) כיצד ניתן להפחית את ה- VSWR?

אחת הטכניקות להפחתת האות המוחזר מהכניסה או הפלט של כל מכשיר היא הצבת מחליש לפני או אחרי המכשיר. המחליש מפחית את האות המשתקף פי שניים מערך ההחלשה, ואילו האות המשודר מקבל את ערך ההחלשה הנומינלי. (טיפים: כדי להדגיש עד כמה VSWR ו- RL חשובים לרשת שלך, שקול הפחתת ביצועים מ- VSWR של 1.3: 1 ל -1.5: 1 - זהו שינוי הפסד החזר של 16 dB ל- 13 dB).


3) האם הפסד החזר S11?

בפועל, הפרמטר המצוטט ביותר באשר לאנטנות הוא S11. S11 מייצג כמה כוח משתקף מהאנטנה, ומכאן מכונה מקדם ההשתקפות (לפעמים כתוב כגמא: או אובדן החזר. ... כוח מקובל זה מוקרן או נספג כהפסדים בתוך האנטנה.


4) מדוע נמדד VSWR?

VSWR (Voltage Standing Wave Ratio), הוא מדד לאופן היעילות של תדר רדיו המועבר ממקור כוח, דרך קו העברה, לעומס (למשל, ממגבר כוח דרך קו העברה, לאנטנה) . במערכת אידיאלית, 100% מהאנרגיה מועברת.


5) כיצד ניתן לתקן VSWR גבוה?

אם האנטנה שלך מותקנת למטה ברכב, כמו על הפגוש או מאחורי תא טנדר, האות יכול לקפוץ חזרה לאנטנה ולגרום ל- SWR גבוה. כדי להקל על כך, שמור לפחות על 12 האינץ 'העליון של האנטנה מעל קו הגג, והצב את האנטנה גבוה ככל האפשר על הרכב.


6) מהי קריאת VSWR טובה?
הקריאה הטובה ביותר האפשרית היא 1.01: 1 (46dB הפסד החזר), אך בדרך כלל קריאה מתחת ל- 1.5: 1 מקובלת. מחוץ לעולם המושלם, 1.2: 1 (20.8dB הפסד החזר) הוא במקום ברוב המקרים. כדי להבטיח קריאה מדויקת, עדיף לחבר את המונה בבסיס האנטנה.


7) האם 1.5 SWR טוב?
כן זה כן! הטווח האידיאלי הוא SWR 1.0-1.5. יש מקום לשיפור כאשר הטווח הוא SWR 1.5 - 1.9, אך SWR בטווח זה עדיין אמור לספק ביצועים נאותים. לעיתים, בגלל התקנות או משתני רכב, אי אפשר לקבל SWR נמוך מזה.


8) כיצד אוכל לבדוק את ה- SWR שלי ללא מד?
להלן השלבים לכוונון רדיו CB ללא מד SWR:
1) מצא אזור עם הפרעות מוגבלות.
2) וודא שיש לך רדיו נוסף.
3) כוון את שני הרדיו לאותו ערוץ.
4) דבר לרדיו אחד והאזין דרך השני.
5) הרחיקו רדיו אחד ושימו לב כשהצליל ברור.
6) התאם את האנטנה שלך לפי הצורך.


9) האם צריך לכוון את כל אנטנות CB?
אמנם אין צורך בכוונון אנטנות להפעלת מערכת ה- CB שלך, אך ישנן מספר סיבות חשובות שתמיד כדאי לכוון אנטנה: ביצועים משופרים - אנטנה מכווננת כראוי תפעל תמיד ביעילות רבה יותר מאנטנה לא מכוונת.


10) מדוע ה- SWR שלי עולה כשאני מדבר?

אחד הגורמים השכיחים ביותר לקריאות SWR גבוהות הוא חיבור שגוי של מד ה- SWR לרדיו ולאנטנה. כאשר מצורפים באופן שגוי, הקריאות ידווחו כגבוהות במיוחד גם אם הכל מותקן בצורה מושלמת. אנא עיין במאמר זה בנושא הבטחת מד ה- SWR שלך המותקן כהלכה.


7. הטוב ביותר באינטרנט בחינם מחשבון VSWR בשנת 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




בחזרה


שיתוף זה אכפתיות!


השאר הודעה 

שם *
כתובת אימייל *
טלפון
כתובת
קופונים ראה את קוד האימות? לחץ לרענן!
הערות נוספות
 

רשימת הודעות

תגובות Loading ...
דף הבית| אודות| מוצרים -| חדשות | הורדה| תמיכה| מָשׁוֹב| צור קשר| שֵׁרוּת
FMUSER FM / טלוויזיה שידור אחד להפסיק הספק
  צור קשר