Favoriet toevoegen set Homepage
Positie:Home >> Nieuws

producten Categorie

producten Tags

FMUSER sites

Een complete gids voor VSWR van FMUSER [Bijgewerkt 2022]

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


In antennetheorie wordt VSWR afgekort van spanning staande golfverhouding. 

VSWR is een meting van het staande golfniveau op een feederlijn, het is ook bekend als staande golfverhouding (SWR). 

We weten dat de staande golf, die de verhouding van de staande golf verklaart, zo'n belangrijke factor is waarmee ingenieurs rekening moeten houden bij het uitvoeren van technisch RF-onderzoek naar antennes.


Hoewel staande golven en VSWR erg belangrijk zijn, kunnen de VSWR-theorie en -berekeningen vaak een zicht geven op wat er werkelijk gebeurt. Gelukkig is het mogelijk om een ​​goed beeld te krijgen van het onderwerp, zonder al te diep in de VSWR-theorie te duiken.


Maar wat is VSWR eigenlijk en wat betekent het voor omroep? Deze blog is de meest complete gids over VSWR, inclusief wat het is, hoe het werkt en alles wat je moet weten over VSWR. 

Laten we blijven verkennen!

Sharing is caring!


1. Wat is VSWR? Basisprincipes van de staande golfverhouding:


1) Over VSWR 


-VSWR-definitie

Wat is VSWR? Simpel gezegd, VSWR wordt gedefinieerd als de verhouding tussen uitgezonden en gereflecteerde staande spanningsgolven in a radiofrequentie (RF) elektrisch transmissiesysteem. 


-Afkorting van VSWR

VSWR wordt afgekort van spanning staande golfverhouding, het is wordt soms uitgesproken als "viswar".


-Hoe VSWR Werken

VSWR wordt beschouwd als een meting van hoe efficiënt RF-vermogen wordt verzonden - van de stroombron end gaat dan via een transmissielijn, en gaat uiteindelijk in de lading.


-VSWR in omroep

VSWR is gebruikt als een efficiëntiemaatstaf voor alles dat RF transporteert, inclusief transmissielijnen, elektrische kabels en zelfs het signaal in de lucht. Een bekend voorbeeld is een vermogensversterker die via een transmissielijn op een antenne is aangesloten. Daarom kun je VSWR ook beschouwen als de verhouding tussen de maximale en minimale spanning op een verliesvrije lijn.


2) Wat zijn de belangrijkste? Functions van VSWR?

VSWR wordt veel gebruikt in een verscheidenheid aan toepassingen, zoals in antenne, telecom, magnetron, radiofrequentie (RF), enz. 


Hier zijn enkele van de belangrijkste toepassingen met uitleg:


Toepassingen van VSWR Hoofdfuncties van VSWR 
Zendantenne
De Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) is een indicatie van de mate van mismatch tussen een antenna en de toevoerlijn die erop aansluit. Dit wordt ook wel de Standing Wave Ratio (SWR) genoemd. Het waardenbereik voor VSWR is van 1 tot ∞. Een VSWR-waarde lager dan 2 wordt geschikt geacht voor de meeste antennetoepassingen. De antenne kan worden omschreven als een "goede match". Dus als iemand zegt dat de antenne slecht is afgestemd, betekent dit heel vaak dat de VSWR-waarde groter is dan 2 voor een frequentie die van belang is.
telecommunicatieverbinding In telecommunicatie is de staande golfverhouding (SWR) de verhouding van de amplitude van een gedeeltelijke staande golf op een antinode (maximum) tot de amplitude op een aangrenzend knooppunt (minimum) in een elektrische transmissielijn. 
Magnetron
Gemeenschappelijke prestatiemaatstaven in verband met microgolftransmissielijnen en -circuits zijn VSWR, reflectiecoëfficiënt en terugkomenn verlies, evenals transmissiecoëfficiënt en invoegverlies. Deze kunnen allemaal worden uitgedrukt met behulp van verstrooiingsparameters, beter bekend als S-parameters.
RF Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) wordt gedefinieerd als de verhouding tussen uitgezonden en gereflecteerde staande golven in een radiofrequentie (RF) elektrische transmissie sysheeft​ Het is een maatstaf voor hoe efficiënt RF-vermogen wordt overgedragen van de stroombron, via een transmissielijn en in de belasting


3) Leer hoe u VSWR uitdrukt van technicus Jimmy



Hier is een eenvoudige vereenvoudigde RF-kennislijst die is verstrekt door onze RF-technicus Jimmy. Laten weverdien meer over ons VSWR via het volgende: Inhoud: 


- VSWR uitdrukken met behulp van spanning


Volgens de definitie is VSWR de verhouding van de hoogste spanning (de maximale amplitude van de staande golf) tot de laagste spanning (de minimale amplitude van de staande golf) ergens tussen bron en belasting.


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

V (max) = de maximale amplitude van de staande golf
V (min) = de minimale amplitude van de staande golf


- VSWR uitdrukken met een impedantie


Volgens de definitie is VSWR de verhouding tussen de belastingsimpedantie en de bronimpedantie.

VSWR = ZL / Zo

ZL = de belastingsimpedantie
Zo = de bronimpedantie

Wat is de ideale waarde van een VSWR?
De waarde van een ideale VSWR is 1: 1 of kort uitgedrukt als 1. In dit geval is het gereflecteerde vermogen van de belasting naar de bron nul.


- VSWR uitdrukken met reflectie en voorwaartse kracht


Volgens de definitie is VSWR gelijk aan

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

waar:

Pr = gereflecteerd vermogen
Pf = Voorwaartse kracht


3) Waarom zou ik om VSWR moeten geven? Waarom het uitmaakt?


De definitie van VSWR vormt de basis voor alle VSWR-berekeningen en formules. 


In een aangesloten lijn kan een niet-overeenkomende impedantie reflectie veroorzaken, en dat is precies hoe het klinkt: een golf die terugkaatst en de verkeerde kant opgaat. 


Belangrijkste reden: Alle energie wordt gereflecteerd (bijvoorbeeld door een open circuit of kortsluiting) aan het einde van de lijn, waarna niets wordt geabsorbeerd, waardoor een perfecte "staande golf" op de lijn ontstaat. 


Het resultaat van de tegengestelde golven is een staande golf. Dit vermindert het vermogen dat de antenne ontvangt en kan gebruiken om uit te zenden. Het kan zelfs een zender doorbranden. 


De waarde van VSWR geeft het vermogen weer dat van de belasting naar de bron wordt gereflecteerd. Het wordt vaak gebruikt om te beschrijven hoeveel stroom er verloren gaat van de bron (meestal een hoogfrequente versterker) via een transmissielijn (meestal een coaxiale kabel) naar de belasting (meestal een antenne).


Dit is een slechte situatie: uw zender brandt af door te hoge energie.


In feite, wanneer het uit te stralen vermogen op volle sterkte terug in de zender komt, zal het daar meestal de elektronica doorbranden.

Het is moeilijk te begrijpen? Hier is een voorbeeld dat u zou kunnen helpen:

Een oceaangolftrein die naar de kust reist, voert energie naar het strand. Als het op een zacht glooiend strand loopt, wordt alle energie geabsorbeerd en zijn er geen golven die terug naar de kust reizen. 


Als er in plaats van een glooiend strand een verticale zeewering aanwezig is, dan wordt de binnenkomende golfslag volledig gereflecteerd, zodat er geen energie in de wand wordt geabsorbeerd. 




De interferentie tussen de inkomende en uitgaande golven produceert in dit geval een "staande golf" die er helemaal niet uitziet alsof hij beweegt; de pieken blijven in dezelfde ruimtelijke posities en gaan gewoon op en neer.

Hetzelfde fenomeen doet zich voor op een radio- of radartransmissielijn. 


In dit geval willen we dat de golven op de lijn (zowel spanning als stroom) in één richting reizen en hun energie afgeven aan de gewenste belasting, wat in dit geval een antenne kan zijn waar het moet worden uitgestraald. 


Als alle energie wordt gereflecteerd (bijvoorbeeld door een open of kortsluiting) aan het einde van de lijn, wordt er geen geabsorbeerd, waardoor een perfecte "staande golf" op de lijn ontstaat. 



Er is geen open of kortsluiting nodig om een ​​gereflecteerde golf te veroorzaken. Het enige dat nodig is, is een mismatch in impedantie tussen de lijn en de belasting. 


Als de gereflecteerde golf niet zo sterk is als de voorwaartse golf, dan zal een "staande golf"-patroon worden waargenomen, maar de nulpunten zullen niet zo diep zijn en de pieken niet zo hoog als voor een perfecte reflectie (of volledige mismatch).


2. Wat is SWR?


1) SWR Definitie


Volgens Wikipedia wordt staande golfverhouding (SWR) gedefinieerd als:


'' Een maatstaf voor het afstemmen van de impedantie van belastingen op de karakteristieke impedantie van een transmissielijn of golfgeleider in radiotechniek en telecommunicatie. SWR is dus de verhouding tussen uitgezonden en gereflecteerde golven of de verhouding tussen de maximale amplitude van een staande golf en de minimale amplitude. SWR wordt gewoonlijk gedefinieerd als een spanningsverhouding die de VSWR wordt genoemd ”.


Een hoge SWR duidt op een slechte transmissielijnefficiëntie en gereflecteerde energie, die de zender kan beschadigen en de efficiëntie van de zender kan verminderen. 


Aangezien SWR gewoonlijk verwijst naar de spanningsverhouding, staat deze gewoonlijk bekend als de spanningsstaande golfverhouding (VSWR).


2) Hoe beïnvloedt VSWR de prestaties van een zendersysteem? 


Er zijn verschillende manieren waarop VSWR de prestaties van een zendersysteem beïnvloedt, of elk systeem dat RF en bijbehorende impedanties kan gebruiken.

Hoewel de term VSWR normaal wordt gebruikt, kunnen zowel de spanning als de huidige staande golven problemen veroorzaken. Enkele van de effecten worden hieronder gedetailleerd:

-Zender eindversterkers kunnen beschadigd raken


De verhoogde niveaus van spanning en stroom die op de feeder worden gezien als gevolg van de staande golven, kunnen de uitgangstransistors van de zender beschadigen. Halfgeleiderelementen zijn zeer betrouwbaar als ze binnen hun gespecificeerde limieten worden gebruikt, maar de spanning en stroom staande golven op de feeder kunnen catastrofale schade veroorzaken als ze ervoor zorgen dat het apparaat buiten hun limieten werkt.

-PA-bescherming vermindert het uitgangsvermogen


Gezien het zeer reële gevaar dat hoge SWR-niveaus schade aan de eindversterker veroorzaken, bevatten veel zenders beschermingsschakelingen die de output van de zender verminderen naarmate de SWR stijgt. Dit betekent dat een slechte match tussen de feeder en de antenne zal resulteren in een hoge SWR, waardoor de output wordt verminderd en dus een aanzienlijk verlies aan uitgezonden vermogen.

-Hoogspannings- en stroomniveaus kunnen de feeder beschadigen


Het is mogelijk dat de hoge spanning en stroomniveaus veroorzaakt door de hoge staande golfverhouding schade aan een feeder kunnen veroorzaken. Hoewel feeders in de meeste gevallen ruim binnen hun limieten zullen werken en de verdubbeling van spanning en stroom moet kunnen worden opgevangen, zijn er omstandigheden waarin schade kan worden veroorzaakt. De huidige maxima kunnen overmatige lokale verwarming veroorzaken die de gebruikte kunststoffen zou kunnen vervormen of doen smelten, en het is bekend dat de hoge spanningen onder sommige omstandigheden vonken veroorzaken.



-Vertragingen veroorzaakt door reflecties kunnen vervorming veroorzaken:   


Wanneer een signaal wordt gereflecteerd door een mismatch, wordt het teruggekaatst naar de bron en kan het vervolgens weer worden teruggekaatst naar de antenne. 


Er wordt een vertraging geïntroduceerd die gelijk is aan tweemaal de zendtijd van het signaal langs de feeder. 


Als gegevens worden verzonden, kan dit intersymboolinterferentie veroorzaken, en in een ander voorbeeld waarbij analoge televisie werd verzonden, werd een "spookbeeld" gezien.


Interessant is dat het verlies in signaalniveau veroorzaakt door een slechte VSWR lang niet zo groot is als sommigen zich misschien voorstellen. 


Elk signaal dat door de belasting wordt gereflecteerd, wordt teruggekaatst naar de zender en aangezien afstemming op de zender ervoor kan zorgen dat het signaal weer naar de antenne wordt gereflecteerd, zijn de opgelopen verliezen in wezen die welke door de feeder worden geïntroduceerd. 


Er zijn nog andere belangrijke punten die moeten worden gemeten in antenne-efficiëntie: de reflectiecoëfficiënt, het mismatch-verlies en het retourverlies om er maar een paar te noemen. VSWR is niet het einde van de antennetheorie, maar het is belangrijk.



3) VSWR versus SWR versus PSWR versus ISWR

De termen VSWR en SWR worden vaak gezien in de literatuur over staande golven in RF-systemen, en velen vragen naar het verschil.


-VSWR

De VSWR of staande spanningsgolfverhouding is specifiek van toepassing op de staande spanningsgolven die zijn opgesteld op een feeder of transmissielijn. 


Omdat het gemakkelijker is om staande spanningsgolven te detecteren, en in veel gevallen spanningen belangrijker zijn in termen van defecte apparaten, wordt de term VSWR vaak gebruikt, vooral binnen RF-ontwerpgebieden.


-SWR

SWR staat voor staande golfverhouding. Je kunt het zien als een wiskundige uitdrukking van de niet-uniformiteit van een elektromagnetisch veld (EM-veld) op een transmissielijn zoals een coaxkabel. 


Gewoonlijk wordt SWR gedefinieerd als de verhouding van de maximale radiofrequentie (RF) spanning tot de minimale RF-spanning langs de lijn. De staande golfverhouding (SWR) heeft drie kenmerken:


SWR heeft de volgende kenmerken:

● Het beschrijft de staande golven van spanning en stroom die op de lijn verschijnen. 

● Het is een algemene beschrijving voor staande golven met zowel stroom als spanning. 

● Het wordt vaak gebruikt in combinatie met meters die worden gebruikt om de staande golfverhouding te detecteren. 

LET OP: Zowel de stroom als de spanning stijgen en dalen met dezelfde verhouding bij een bepaalde mismatch.


Een hoge SWR duidt op een slechte efficiëntie van de transmissielijn en gereflecteerde energie, die de zender kunnen beschadigen en de efficiëntie van de zender kunnen verminderen. Omdat SWR gewoonlijk verwijst naar de spanningsverhouding, staat deze meestal bekend als de spanning staande golfverhouding (VSWR).


● PSWR (Power Standing Wave Ratio):

De term staande golfverhouding, die ook wel eens wordt gezien, wordt gedefinieerd als het kwadraat van de VSWR. Dit is echter een complete misvatting aangezien het voorwaartse en gereflecteerde vermogen constant zijn (aangenomen dat er geen feederverliezen zijn) en het vermogen niet op dezelfde manier stijgt en daalt als de staande golfvormen van spanning en stroom die de som zijn van zowel voorwaartse als gereflecteerde elementen.


● ISWR (huidige staande golfverhouding):

De SWR kan ook worden gedefinieerd als de verhouding van de maximale HF-stroom tot de minimale HF-stroom op de lijn (huidige staande golfverhouding of ISWR). Voor de meeste praktische doeleinden is ISWR hetzelfde als VSWR.


Volgens het begrip van sommige mensen van SWR en VSWR in hun basisvorm is dat een perfecte 1: 1. SWR betekent dat al het vermogen dat u op de lijn zet, uit de antenne wordt geduwd. Als de SWR niet 1: 1 is, zendt u meer vermogen uit dan nodig is en een deel van dat vermogen wordt vervolgens teruggekaatst langs de lijn naar uw zender en veroorzaakt dan een botsing waardoor uw signaal niet zo schoon en Doorzichtig.


Maar wat is het verschil tussen VSWR en SWR? SWR (staande golfverhouding) is een concept, de staande golfverhouding. VSWR is eigenlijk hoe je de meting doet, door de spanningen te meten om de SWR te bepalen. Je kunt de SWR ook meten door de stromen of zelfs het vermogen (ISWR en PSWR) te meten. Maar voor de meeste bedoelingen en doeleinden, wanneer iemand SWR zegt, bedoelen ze VSWR, in gewone gesprekken zijn ze onderling uitwisselbaar.


U lijkt het idee te begrijpen dat het verband houdt met de verhouding tussen hoeveel vermogen er naar de antenne gaat en hoeveel er wordt teruggekaatst en dat (in de meeste gevallen) het vermogen naar de antenne wordt geduwd. De beweringen 'u zendt meer stroom uit dan nodig is' en 'veroorzaakt dan een botsing waardoor uw signaal niet zo zuiver zou zijn' zijn onjuist.


VSWR versus Rleflected Power


In het geval van een hogere SWR wordt een deel of een groot deel van het vermogen eenvoudigweg teruggekaatst naar de zender. Het heeft niets te maken met een schoon signaal en alles met het beschermen van uw zender tegen doorbranden en SWR is ongeacht de hoeveelheid stroom die u naar buiten pompt. Het betekent simpelweg dat het antennesysteem op de frequentie niet zo efficiënt is als een radiator. Als u op een frequentie probeert te zenden, wilt u natuurlijk dat uw antenne de laagst mogelijke SWR heeft (meestal is iets minder dan 2: 1 niet zo slecht op de lagere banden en 1.5: 1 is goed op de hogere banden) , maar veel multi-band antennes kunnen op sommige banden 10: 1 zijn en het kan zijn dat u in staat bent om op een acceptabele manier te werken.



4) VSWR en systeemefficiëntie
In een ideaal systeem wordt 100% van de energie overgedragen van de vermogensfasen naar de belasting. Dit vereist een exacte overeenkomst tussen de bronimpedantie (de karakteristieke impedantie van de transmissielijn en al zijn connectoren) en de belastingsimpedantie. De wisselspanning van het signaal zal van begin tot eind hetzelfde zijn, aangezien het zonder storing erdoorheen gaat.


VSWR vs.% gereflecteerd vermogen


In een echt systeem zorgen niet-overeenkomende impedanties ervoor dat een deel van het vermogen wordt teruggekaatst naar de bron (zoals een echo). Deze reflecties veroorzaken constructieve en destructieve interferentie, wat leidt tot pieken en dalen in de spanning, variërend in tijd en afstand langs de transmissielijn. VSWR kwantificeert deze spanningsvariaties, vandaar dat een andere veelgebruikte definitie voor Voltage Standing Wave Ratio is dat het de verhouding is van de hoogste spanning tot de laagste spanning, op elk punt op de transmissielijn.


Voor een ideaal systeem varieert de spanning niet. Daarom is de VSWR 1.0 (of meer gewoonlijk uitgedrukt als een verhouding van 1: 1). Wanneer reflecties optreden, variëren spanningen en is VSWR hoger, bijvoorbeeld 1.2 (of 1.2: 1). Verhoogde VSWR correleert met verminderde transmissielijn (en dus algehele zender) efficiëntie.


De efficiëntie van transmissielijnen neemt toe door:
1. Toenemende spanning en arbeidsfactor
2. Toenemende spanning en afnemende arbeidsfactor
3. Afnemende spanning en arbeidsfactor
4. Afnemende spanning en toenemende arbeidsfactor

Er zijn vier grootheden die de effectiviteit beschrijven van het overbrengen van vermogen van een lijn naar een belasting of antenne: de VSWR, de reflectiecoëfficiënt, het mismatch-verlies en het retourverlies. 


Om een ​​gevoel voor hun betekenis te krijgen, laten we ze voorlopig grafisch zien op de volgende afbeelding. Drie voorwaarden: 


● De lijnen die zijn aangesloten op een aangepaste belasting;
● De lijnen die zijn aangesloten op een korte monopoolantenne die niet overeenkomt (antenne-ingangsimpedantie is 20 - j80 ohm, vergeleken met de transmissielijnimpedantie van 50 ohm);
● De lijn is open aan het uiteinde waar de antenne had moeten worden aangesloten.




Groene curve - Staande golf op een lijn van 50 ohm met een bijpassende belasting van 50 ohm aan het einde

Met zijn parameters en numerieke waarde als volgt:

parameters  Numerieke waarde
Belastingsimpedantie
50 ohm 
Reflectiecoëfficiënt

VSWR
1
Mismatch-verlies
0 dB
Terugkeer verlies
- ∞ dB

Let op: [Dit is perfect; geen staande golf; alle stroom gaat naar antenne / belasting]


Blauwe curve - Staande golf op 50 ohm lijn in korte monopoolantenne

Met zijn parameters en numerieke waarde als volgt:

parameters  Numerieke waarde
Belastingsimpedantie
20 - j80 ohm
Reflectiecoëfficiënt 0.3805 - j0.7080
Absolute waarde van reflectiecoëfficiënt
0.8038
VSWR
9.2
Mismatch-verlies
- 4.5 dB
Terugkeer verlies
-1.9 DB

Opmerking: [Dit is niet zo goed; stroom naar belasting of antenne is –4.5 dB lager dan de beschikbare stroomafwaarts]


Rode curve - Staande golf online met open circuit aan de linkerkant (antenneaansluitingen)

Met zijn parameters en numerieke waarde als volgt:

parameters  Numerieke waarde
Belastingsimpedantie

Reflectiecoëfficiënt

VSWR

Mismatch-verlies
- 0 dB
Terugkeer verlies
0 dB

Opmerking: [Dit is erg slecht: er wordt geen stroom overgedragen langs het einde van de regel]


BACK


3. Belangrijke parameterindicatoren van SWR


1) Transmissielijnen en SWR

Elke geleider die een wisselstroom voert, kan worden behandeld als een transmissielijn, zoals die bovengrondse reuzen die wisselstroom door het landschap verdelen. Het opnemen van alle verschillende vormen van transmissielijnen zou aanzienlijk buiten het bestek van dit artikel vallen, dus we zullen de discussie beperken tot frequenties van ongeveer 1 MHz tot 1 GHz, en tot twee gangbare soorten lijnen: coaxiaal (of "coax") en parallelle geleider (ook bekend als open-draad, raamlijn, ladderlijn of twin-lead zoals we het zullen noemen) zoals weergegeven in figuur 1.



Toelichting: Coaxiale kabel (A) bestaat uit een massieve of gevlochten centrale geleider omgeven door een isolerend plastic of luchtdiëlektricum en een buisvormige afscherming die ofwel massief of geweven draadvlechtwerk is. Een plastic mantel omgeeft de afscherming om de geleiders te beschermen. Twin-lead (B) bestaat uit een paar parallelle massieve of geslagen draden. De draden worden op hun plaats gehouden door ofwel gegoten plastic (raamlijn, twin-lead) of door keramische of plastic isolatoren (ladderlijn).



Stroom vloeit langs het oppervlak van de geleiders (zie de zijbalk over “Huideffect”) in tegengestelde richtingen. Verrassend genoeg stroomt de RF-energie die langs de lijn stroomt niet echt in de geleiders waar de stroom is. Het reist als een elektromagnetische (EM) golf in de ruimte tussen en rond de geleiders. 


Figuur 1 geeft aan waar het veld zich bevindt in zowel coax als twin-lead. Voor coax is het veld volledig ingesloten in het diëlektricum tussen de middengeleider en de afscherming. Voor twin-lead is het veld echter het sterkst rond en tussen de geleiders, maar zonder een omringend schild strekt een deel van het veld zich uit tot in de ruimte rond de lijn.


Dit is de reden waarom coax zo populair is - het staat de signalen binnenin niet toe om te interageren met signalen en geleiders buiten de lijn. Twin-lead daarentegen moet ver weg worden gehouden (een paar lijnbreedtes is voldoende) van andere toevoerlijnen en elk soort metalen oppervlak. Waarom twin-lead gebruiken? Het heeft over het algemeen lagere verliezen dan coax, dus het is een betere keuze wanneer signaalverlies een belangrijke overweging is.



Transmissielijnhandleiding voor beginners (Bron: AT&T)



Wat is huideffect?
Boven ongeveer 1 kHz vloeien wisselstromen in een steeds dunnere laag langs het oppervlak van geleiders. Dit is de huid effect​ Het komt omdat wervelstromen in de geleider magnetische velden creëren die stroom naar het buitenoppervlak van de geleider duwen. Bij 1 MHz koper is de meeste stroom beperkt tot de buitenste 0.1 mm van de geleider, en bij 1 GHz wordt de stroom in een laag van slechts enkele µm dik geperst.



2) Reflectie- en transmissiecoëfficiënten


Reflectiecoëfficiënt is de fractie van een invallend signaal dat wordt teruggekaatst door een mismatch. De reflectiecoëfficiënt wordt uitgedrukt als ρ of Γ, maar deze symbolen kunnen ook worden gebruikt om VSWR weer te geven. Het is direct gerelateerd aan de VSWR door




 ​ Γ | = (VSWR - 1) / (VSWR + 1) (A)

Figuur: dat is de fractie van een signaal dat wordt teruggekaatst door de belastingsimpedantie, en wordt soms uitgedrukt als een percentage.


Voor een perfecte match wordt er geen signaal gereflecteerd door de belasting (dwz het wordt volledig geabsorbeerd), dus de reflectiecoëfficiënt is nul. 


Bij een open of kortsluiting wordt het gehele signaal teruggekaatst, dus de reflectiecoëfficiënt is in beide gevallen 1. Merk op dat deze bespreking alleen betrekking heeft op de grootte van de reflectiecoëfficiënt.  


Γ heeft ook een bijbehorende fasehoek, die onderscheid maakt tussen een kortsluiting en een open circuit, evenals alle toestanden daartussenin. 


Reflectie van een open circuit resulteert bijvoorbeeld in een fasehoek van 0 graden tussen de invallende en gereflecteerde golf, wat betekent dat het gereflecteerde signaal in fase optelt met het inkomende signaal op de locatie van het open circuit; dwz de amplitude van de staande golf is het dubbele van die van de inkomende golf. 


Een kortsluiting daarentegen resulteert in een fasehoek van 180 graden tussen het invallende en gereflecteerde signaal, wat betekent dat het gereflecteerde signaal in fase tegengesteld is aan het binnenkomende signaal, dus hun amplitudes worden afgetrokken, wat resulteert in nul. Dit is te zien in de figuren 1a en b.

Waar de reflectiecoëfficiënt de fractie is van een invallend signaal dat wordt teruggekaatst door een impedantie-mismatch in een circuit of transmissielijn, is de transmissiecoëfficiënt de fractie van het invallende signaal dat aan de uitgang verschijnt. 


Het is een functie van het signaal dat wordt gereflecteerd en van interne circuitinteracties. Het heeft ook een overeenkomstige amplitude en fase.




3) Wat is retourverlies en insertieverlies?

Retourverlies is de verhouding tussen het vermogensniveau van het gereflecteerde signaal en het vermogensniveau van het ingangssignaal uitgedrukt in decibel (dB), dwz

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

Figuur 2. Retourverlies en invoegverlies in een verliesvrij circuit of transmissielijn.

In figuur 2 wordt een signaal van 0 dBm, Pi, op de transmissielijn toegepast. Het gereflecteerde vermogen, Pr, wordt weergegeven als −10 dBm en het retourverlies is 10 dB. Hoe hoger de waarde, hoe beter de match, dat wil zeggen, voor een perfecte match is het retourverlies idealiter ∞, maar een retourverlies van 35 tot 45 dB wordt meestal als een goede match beschouwd. Evenzo wordt bij een open circuit of een kortsluiting het invallende vermogen teruggereflecteerd. Het retourverlies voor deze gevallen is 0 dB.

Tussenvoegingsverlies is de verhouding tussen het vermogensniveau van het verzonden signaal en het vermogensniveau van het ingangssignaal uitgedrukt in decibel (dB), dwz

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

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

Verwijzend naar figuur 2 betekent Pr van -10 dBm dat 10 procent van het invallende vermogen wordt gereflecteerd. Als het circuit of de transmissielijn geen verlies vertoont, wordt 90 procent van het invallende vermogen overgedragen. Het invoegverlies is dus ongeveer 0.5 dB, wat resulteert in een uitgezonden vermogen van -0.5 dBm. Als er interne verliezen waren, zou het invoegverlies groter zijn.



BACK

4) Wat zijn S-parameters?


Figuur. S-parameter weergave van een microgolfcircuit met twee poorten.

Met behulp van S-parameters kan de RF-prestatie van een circuit volledig worden gekarakteriseerd zonder de interne samenstelling te kennen. Voor deze doeleinden wordt het circuit gewoonlijk een "zwarte doos" genoemd. Interne componenten kunnen actief (dwz versterkers) of passief zijn. De enige voorwaarden zijn dat de S-parameters worden bepaald voor alle frequenties en condities (bijv. Temperatuur, versterkerafwijking) die van belang zijn en dat de schakeling lineair is (dwz de output is recht evenredig met de input). Figuur 3 is een weergave van een eenvoudig microgolfcircuit met één ingang en één uitgang (poorten genoemd). Elke poort heeft een invalsignaal (a) en een gereflecteerd signaal (b). Door de S-parameters (dwz S11, S21, S12, S22) van dit circuit te kennen, kan men het effect ervan op elk systeem waarin het is geïnstalleerd, bepalen.

S-parameters worden bepaald door meting onder gecontroleerde omstandigheden. Met behulp van een speciaal stuk testapparatuur, een netwerkanalysator genaamd, wordt een signaal (a1) ingevoerd in poort 1 met poort 2 afgesloten in een systeem met een gecontroleerde impedantie (typisch 50 ohm). De analyser meet en registreert gelijktijdig a1, b1 en b2 (a2 = 0). Het proces wordt dan omgekeerd, dwz met een signaal (a2) ingang naar poort 2, meet de analysator a2, b2 en b1 (a1 = 0). In zijn eenvoudigste vorm meet de netwerkanalysator alleen de amplitudes van deze signalen. Dit wordt een scalaire netwerkanalysator genoemd en is voldoende voor het bepalen van grootheden zoals VSWR, RL en IL. Voor een volledige karakterisering van het circuit is echter ook fase nodig en is het gebruik van een vectornetwerkanalysator vereist. De S-parameters worden bepaald door de volgende relaties:

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

S11 en S22 zijn respectievelijk de reflectiecoëfficiënten van de ingangs- en uitgangspoort; terwijl S21 en S12 de voorwaartse en achterwaartse transmissiecoëfficiënten van de schakeling zijn. RL is gerelateerd aan de reflectiecoëfficiënten door de relaties

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

IL is gerelateerd aan de transmissiecoëfficiënten van de circuits door de relaties

ILvan poort 1 naar poort 2 (dB) = -20 log10 | S21 | en IL van poort 2 naar poort 1 (dB) = -20 log10 | S12 | (F)

Deze weergave kan worden uitgebreid tot microgolfschakelingen met een willekeurig aantal poorten. Het aantal S-parameters stijgt met het kwadraat van het aantal poorten, dus de wiskunde wordt er meer bij betrokken, maar is beheersbaar met behulp van matrixalgebra.


5) Wat is impedantie-matching?

Impedantie is weerstand die elektrische energie tegenkomt wanneer deze zich van de bron verwijdert.  


Door de belasting en de bronimpedantie te synchroniseren, wordt het effect opgeheven, wat leidt tot maximale vermogensoverdracht. 


Dit staat bekend als de stelling van de maximale vermogensoverdracht: de stelling van de maximale vermogensoverdracht is van cruciaal belang in radiofrequente transmissiesamenstellingen, en in het bijzonder bij het opzetten van RF-antennes.



Impedantie-aanpassing is van cruciaal belang voor het efficiënt functioneren van RF-opstellingen waar u spanning en vermogen optimaal wilt verplaatsen. Bij RF-ontwerp zal de afstemming van bron- en belastingsimpedanties de transmissie van RF-vermogen maximaliseren. Antennes ontvangen maximale of optimale vermogensoverdracht waarbij hun impedantie is afgestemd op de uitgangsimpedantie van de transmissiebron.

50 Ohm impedantie is de standaard voor het ontwerpen van de meeste RF-systemen en componenten. Coaxiale kabel die de connectiviteit in een reeks RF-toepassingen ondersteunt, heeft een typische impedantie van 50 ohm. Uit RF-onderzoek in de jaren 1920 bleek dat de optimale impedantie voor de overdracht van RF-signalen tussen 30 en 60 Ohm zou liggen, afhankelijk van de spanning en vermogensoverdracht. Met een relatief gestandaardiseerde impedantie is afstemming mogelijk tussen bekabeling en componenten zoals WiFi- of Bluetooth-antennes, PCB's en verzwakkers. Een aantal belangrijke antennetypen hebben een impedantie van 50 Ohm, waaronder ZigBee GSM GPS en LoRa

Reflectiecoëfficiënt - Wikipedia

Reflectiecoëfficiënt - Bron: Wikipedia


Een mismatch in impedantie leidt tot spannings- en stroomreflecties, en in RF-opstellingen betekent dit dat het signaalvermogen zal worden teruggekaatst naar de bron, waarbij de verhouding in overeenstemming is met de mate van mismatch. Dit kan worden gekarakteriseerd met behulp van Voltage Standing Wave Ratio (VSWR), een maat voor de efficiëntie van de overdracht van RF-vermogen van de bron naar een belasting, zoals een antenne.

Mismatching tussen bron- en belastingsimpedanties, bijvoorbeeld een 75 Ohm antenne en 50 Ohm coax bekabeling, kan worden ondervangen met behulp van een reeks impedantie-aanpassingsapparaten zoals weerstanden in serie, transformatoren, op het oppervlak gemonteerde impedantie-aanpassingspads of antennetuners.

In elektronica omvat impedantie-aanpassing het creëren of wijzigen van een circuit of elektronische toepassing of component die zo is opgezet dat de impedantie van de elektrische belasting overeenkomt met de impedantie van de stroom- of aandrijfbron. Het circuit is zo ontworpen of afgestemd dat de impedanties hetzelfde lijken.




Wanneer we kijken naar systemen die transmissielijnen bevatten, is het noodzakelijk om te begrijpen dat bronnen, transmissielijnen / feeders en belastingen allemaal een karakteristieke impedantie hebben. 50Ω is een veel voorkomende standaard voor RF-toepassingen, hoewel in sommige systemen af ​​en toe andere impedanties kunnen worden waargenomen.


Om de maximale vermogensoverdracht van de bron naar de transmissielijn of de transmissielijn naar de belasting te verkrijgen, of het nu een weerstand, een ingang naar een ander systeem of een antenne is, moeten de impedantieniveaus overeenkomen.

Met andere woorden, voor een 50Ω-systeem moet de bron of signaalgenerator een bronimpedantie van 50Ω hebben, de transmissielijn moet 50Ω zijn en de belasting ook.



Er doen zich problemen voor wanneer stroom wordt overgebracht naar de transmissielijn of feeder en deze naar de lading reist. Als er een mismatch is, dat wil zeggen dat de belastingsimpedantie niet overeenkomt met die van de transmissielijn, is het niet mogelijk om alle stroom over te dragen.


Omdat vermogen niet kan verdwijnen, moet het vermogen dat niet in de belasting wordt overgedragen ergens naartoe gaan en daar reist het terug langs de transmissielijn terug naar de bron.



Wanneer dit gebeurt, worden de spanningen en stromen van de voorwaartse en gereflecteerde golven in de feeder opgeteld of afgetrokken op verschillende punten langs de feeder volgens de fasen. Op deze manier worden staande golven opgezet.


De manier waarop het effect optreedt kan worden aangetoond met een lengte touw. Als het ene uiteinde vrij wordt gelaten en het andere omhoog en omlaag wordt bewogen, kan de golfbeweging langs het touw naar beneden worden bewogen. Als het ene uiteinde echter vast is, wordt een staande golfbeweging ingesteld en kunnen punten met minimale en maximale trillingen worden gezien.


Wanneer de belastingsweerstand lager is dan de impedantiespanning van de feeder en stroomsterktes worden ingesteld. Hier is de totale stroom op het laadpunt hoger dan die van de perfect afgestemde lijn, terwijl de spanning minder is.



De waarden van stroom en spanning langs de feeder variëren langs de feeder. Voor kleine waarden van gereflecteerd vermogen is de golfvorm bijna sinusvormig, maar voor grotere waarden wordt het meer als een gelijkgerichte sinusgolf met volledige golf. Deze golfvorm bestaat uit spanning en stroom van het voorwaartse vermogen plus spanning en stroom van het gereflecteerde vermogen.



Op een afstand van een kwart van een golflengte van de belasting bereiken de gecombineerde spanningen een maximale waarde terwijl de stroom minimaal is. Op een afstand van een halve golflengte van de belasting zijn de spanning en stroom hetzelfde als bij de belasting.

Een vergelijkbare situatie doet zich voor wanneer de belastingsweerstand groter is dan de impedantie van de feeder, maar deze keer is de totale spanning bij de belasting hoger dan de waarde van de perfect afgestemde lijn. De spanning bereikt een minimum op een afstand van een kwart van een golflengte van de belasting en de stroom is op een maximum. Op een afstand van een halve golflengte van de belasting zijn de spanning en stroom echter hetzelfde als bij de belasting.



Wanneer er dan een open circuit aan het einde van de lijn is geplaatst, is het staande golfpatroon voor de feeder vergelijkbaar met dat van de kortsluiting, maar met de spanning- en stroompatronen omgekeerd.



BACK


6) Wat is gereflecteerde energie?
Wanneer een uitgezonden golf een grens raakt, zoals die tussen de verliesvrije transmissielijn en de belasting (zie Afbeelding 1. hieronder), wordt er wat energie overgedragen op de belasting en wordt een deel gereflecteerd. De reflectiecoëfficiënt relateert de inkomende en gereflecteerde golven als:

Γ = V- / V + (Vergelijking 1)

Waar V- de gereflecteerde golf is en V + de binnenkomende golf is. VSWR is gerelateerd aan de grootte van de spanningsreflectiecoëfficiënt (Γ) door:

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


Figuur 1. Transmissielijnschakeling die de impedantie-mismatch-grens tussen de transmissielijn en de belasting illustreert. Reflecties vinden plaats op de grens die is aangegeven met Γ. De invallende golf is V + en de reflecterende golf is V-.


VSWR kan direct worden gemeten met een SWR-meter. Een RF-testinstrument zoals een vectornetwerkanalysator (VNA) kan worden gebruikt om de reflectiecoëfficiënten van de invoerpoort (S11) en de uitvoerpoort (S22) te meten. S11 en S22 zijn respectievelijk gelijk aan Γ op de invoer- en uitvoerpoort. De VNA's met wiskundige modi kunnen ook direct de resulterende VSWR-waarde berekenen en weergeven.


Het retourverlies op de invoer- en uitvoerpoorten kan als volgt worden berekend uit de reflectiecoëfficiënt, S11 of S22:


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

RLOUT = 20log10 | S22 | dB (vergelijking 4)


De reflectiecoëfficiënt wordt als volgt berekend uit de karakteristieke impedantie van de transmissielijn en de belastingsimpedantie:


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


Waar ZL de belastingsimpedantie is en ZO de karakteristieke impedantie van de transmissielijn (Figuur 1).


VSWR kan ook worden uitgedrukt in termen van ZL en ZO. Vergelijking van vergelijking 5 door vergelijking 2 verkrijgen we:


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


Voor ZL> ZO, | ZL - ZO | = ZL - ZO


daarom:


VSWR = (ZL + ZO + ZL - ZO) / (ZL ​​+ ZO - ZL + ZO) = ZL / ZO. (Vergelijking 6)
Voor ZL <ZO, | ZL - ZO | = ZO - ZL


daarom:


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


We hebben hierboven opgemerkt dat VSWR een specificatie is die wordt gegeven in verhoudingsvorm ten opzichte van 1, als een voorbeeld 1.5: 1. Er zijn twee speciale gevallen van VSWR, ∞: 1 en 1: 1. Een verhouding van oneindig tot één treedt op wanneer de belasting een open circuit is. Een verhouding van 1: 1 treedt op wanneer de belasting perfect is afgestemd op de karakteristieke impedantie van de transmissielijn.


VSWR wordt gedefinieerd vanuit de staande golf die op de transmissielijn zelf ontstaat door:


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

Waarbij VMAX de maximale amplitude is en VMIN de minimale amplitude van de staande golf. Bij twee superopgelegde golven treedt het maximum op bij constructieve interferentie tussen de binnenkomende en gereflecteerde golven. Dus:


VMAX = V + + V- (vergelijking 9)


voor maximale constructieve inmenging. De minimale amplitude treedt op bij deconstructieve interferentie, of:

VMIN = V + - V- (vergelijking 10)


Vergelijking van vergelijkingen 9 en 10 in opbrengsten van vergelijking 8


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

Vergelijking 1 vervangen door vergelijking 11 en we verkrijgen:


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


Vergelijking 12 is vergelijking 2 die aan het begin van dit artikel wordt vermeld.


BACK


4. VSWR-calculator: hoe VSWR berekenen? 


Impedantiemismatches resulteren in staande golven langs de transmissielijn en SWR wordt gedefinieerd als de verhouding van de amplitude van de gedeeltelijke staande golf op een buik (maximum) tot de amplitude op een knooppunt (minimum) langs de lijn.



De resulterende verhouding wordt normaal uitgedrukt als een verhouding, bijvoorbeeld 2: 1, 5: 1, enz. Een perfecte match is 1: 1 en een volledige mismatch, dat wil zeggen een kortsluiting of open circuit is ∞: 1.


In de praktijk is er verlies op elke feeder of transmissielijn. Om de VSWR te meten, wordt op dat punt op het systeem voorwaarts en achterwaarts vermogen gedetecteerd en dit wordt omgerekend naar een cijfer voor VSWR. 


Op deze manier wordt de VSWR op een bepaald punt gemeten en hoeven de spanningsmaxima en minima niet over de lengte van de lijn te worden bepaald.





De spanningscomponent van een staande golf in een uniforme transmissielijn bestaat uit de voorwaartse golf (met amplitude Vf) bovenop de gereflecteerde golf (met amplitude Vr). Reflecties treden op als gevolg van discontinuïteiten, zoals een onvolkomenheid in een overigens uniforme transmissielijn, of wanneer een transmissielijn wordt beëindigd met een andere dan zijn karakteristieke impedantie.


Als u geïnteresseerd bent in het bepalen van de prestaties van antennes, moet de VSWR altijd aan de antenneaansluitingen zelf worden gemeten in plaats van aan de uitgang van de zender. Door ohmse verliezen in de zendbekabeling ontstaat de illusie van een betere antenne VSWR, maar dat komt alleen doordat deze verliezen de impact van een abrupte reflectie op de antenneaansluitingen dempen.

Omdat de antenne zich meestal op enige afstand van de zender bevindt, heeft deze een voedingslijn nodig om vermogen tussen de twee over te brengen. Als de voedingslijn geen verlies heeft en overeenkomt met zowel de uitgangsimpedantie van de zender als de ingangsimpedantie van de antenne, wordt het maximale vermogen aan de antenne geleverd. In dit geval is de VSWR 1: 1 en zijn de spanning en de stroom constant over de hele lengte van de toevoerleiding.


1) VSWR-berekening

Retourverlies is een maat in dB van de verhouding tussen het vermogen in de invallende golf en die in de gereflecteerde golf, en we definiëren het als een negatieve waarde.


Retourverlies = 10 log (Pr / Pi) = 20 log (Er / Ei)

Als een belasting bijvoorbeeld een retourverlies van -10 dB heeft, wordt 1/10 van het invallende vermogen gereflecteerd. Hoe hoger het retourverlies, hoe minder vermogen er daadwerkelijk verloren gaat.

Ook van groot belang is het verlies van mismatch. Dit is een maatstaf voor hoeveel het uitgezonden vermogen wordt verzwakt door reflectie. Het wordt gegeven door de volgende relatie:


Mismatch Loss = 10 log (1 -p2)


Bijvoorbeeld, uit tabel 1 zou een antenne met een VSWR van 2: 1 een reflectiecoëfficiënt hebben van 0.333, een mismatch-verlies van -0.51 dB en een retourverlies van -9.54 dB (11% van uw zendvermogen wordt gereflecteerd )


2) Gratis VSWR-berekeningsschema


Hier is een eenvoudige VSWR-berekeningsgrafiek. 


Onthoud altijd dat VSWR een getal groter dan 1.0 moet zijn


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

3.926

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


100
100


Extra lezen: VSWR in antenne



De Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) is een indicatie van de hoeveelheid mismatch tussen een antenne en de voedingslijn die erop is aangesloten. Dit wordt ook wel de Standing Wave Ratio (SWR) genoemd. Het waardenbereik voor VSWR is van 1 tot ∞. 


Een VSWR-waarde lager dan 2 wordt geschikt geacht voor de meeste antennetoepassingen. De antenne kan worden omschreven als een "goede match". Dus als iemand zegt dat de antenne slecht is afgestemd, betekent dit heel vaak dat de VSWR-waarde groter is dan 2 voor een frequentie die van belang is. 


Rendementsverlies is een andere interessante specificatie en wordt meer in detail behandeld in de sectie Antennetheorie. Een vaak vereiste conversie is tussen retourverlies en VSWR, en sommige waarden worden in een grafiek weergegeven, samen met een grafiek van deze waarden voor snelle referentie.


Waar komen deze berekeningen vandaan? Nou, begin met de formule voor VSWR:



Als we deze formule omkeren, kunnen we de reflectiecoëfficiënt (of het retourverlies, s11) berekenen uit de VSWR:



Nu wordt deze reflectiecoëfficiënt feitelijk gedefinieerd in termen van spanning. We willen echt weten hoeveel kracht er wordt gereflecteerd. Dit is evenredig met het kwadraat van de spanning (V ^ 2). Daarom zal het gereflecteerde vermogen in procenten zijn:



We kunnen het gereflecteerde vermogen eenvoudig omzetten in decibel:



Ten slotte wordt het vermogen ofwel gereflecteerd of geleverd aan de antenne. Het bedrag dat aan de antenne wordt geleverd, wordt geschreven als (), en is gewoon (1- ^ 2). Dit staat bekend als verlies van mismatch. Dit is de hoeveelheid stroom die verloren gaat door impedantie-mismatch, en dat kunnen we vrij eenvoudig berekenen:



En dat is alles wat we moeten weten om heen en weer te gaan tussen VSWR, s11 / return loss en mismatch loss. Ik hoop dat je net zo'n geweldige tijd hebt gehad als ik.


Conversietabel - dBm naar dBW en W (watt)

In deze tabel laten we zien hoe de waarden van het vermogen in dBm, dBW en Watt (W) met elkaar overeenkomen.

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

-30 
1 mW
-10 
-40 
100 W
-20 
-50 
10 W
-30 
-60 
1 W
-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
-​ 
-​ 
0w
waar:
dBm = decibel-milliwatt
dBW = decibel-watt
MW = megawatt
kW = kilowatt
W = watt
mW = milliwatt
μW = microwatt
nW = nanowatt
pW = picowatt


BACK


3) VSWR-formule

Dit programma is een applet voor het berekenen van de Voltage Standing Wave Ratio (VSWR).

Bij het opzetten van een antenne- en zendersysteem is het belangrijk om te voorkomen dat impedantie niet overal in het systeem niet overeenkomt. Elke verkeerde combinatie betekent dat een deel van de uitgangsgolf terug naar de zender wordt gereflecteerd en het systeem inefficiënt wordt. Mismatches kunnen optreden op interfaces tussen verschillende apparatuur, bijv. Zender, kabel en antenne. Antennes hebben een impedantie, die typisch 50 ohm is (als de antenne de juiste afmetingen heeft). Bij reflectie ontstaan ​​er staande golven in de kabel.


VSWR-formule en reflectiecoëfficiënt:

Vgl.1
Reflectiecoëfficiënt Γ wordt gedefinieerd als
Vgl.2
De VSWR of spanning staande golfverhouding
Formule
Formule

Gamma
ZL = De waarde in ohm van de belasting (meestal een antenne)
Zo = de karakteristieke impedantie van de transmissielijn in ohm
Sigma

Aangezien ρ varieert van 0 tot 1, zijn de berekende waarden voor VSWR van 1 tot oneindig.

Berekende waarden
tussen -1 ≦ Γ ≦ 1.
Berekende waarden
1 of een 1: 1 verhouding.
Als de waarde "-1" is.
Betekent dat er 100% reflectie optreedt en dat er geen vermogen wordt overgedragen naar de belasting. De gereflecteerde golf is 180 graden uit fase (omgekeerd) met de invallende golf.
Met open circuit

Dit is een open circuittoestand zonder aangesloten antenne. Het betekent dat ZL oneindig is en de termen Zo verdwijnen in vergelijking 1, waardoor Γ = 1 (100% reflectie) en ρ = 1 overblijft.


Er wordt geen stroom overgedragen en VSWR is oneindig.
Als de waarde "1" is.
Betekent dat er 100% reflectie optreedt en dat er geen vermogen wordt overgedragen naar de belasting. De gereflecteerde golf is in fase met de invallende golf.
Met kortsluiting

Stel je voor dat het uiteinde van de kabel kortsluiting heeft. Het betekent dat ZL 0 is en dat vergelijking 1 Γ = -1 en ρ = 1 zal berekenen.


Er wordt geen stroom overgedragen en VSWR is oneindig.
Als de waarde "0" is.
Betekent dat er geen reflectie optreedt en dat alle kracht wordt overgedragen op de belasting. (IDEAAL)
Met correct afgestemde antenne.
Als een correct afgestemde antenne is aangesloten, wordt alle energie overgedragen naar de antenne en omgezet in straling. ZL is 50 ohm en vergelijking 1 zal Γ berekenen als nul. VSWR zal dus precies 1 zijn.
NB NB Met verkeerd afgestemde antenne.
Als een antenne met een onjuiste aansluiting wordt aangesloten, is de impedantie niet langer 50 ohm en treedt er een impedantie-mismatch op en wordt een deel van de energie teruggekaatst. De hoeveelheid gereflecteerde energie hangt af van het niveau van de verkeerde combinatie en dus zal de VSWR een waarde boven 1 zijn.

Bij gebruik van een kabel met een onjuiste karakteristieke impedantie


De kabel / transmissielijn die wordt gebruikt om de antenne op de zender aan te sluiten, moet de juiste karakteristieke impedantie Zo hebben. 


Meestal zijn coaxkabels 50 ohm (75 ohm voor televisies en satelliet) en hun waarden worden op de kabels zelf afgedrukt. 


De hoeveelheid gereflecteerde energie hangt af van het niveau van de mismatch en dus zal VSWR een waarde hebben van meer dan 1.


review:

Wat zijn staande golven? Een belasting is verbonden met het einde van de transmissielijn en het signaal stroomt erlangs en komt de belasting binnen. Als de belastingsimpedantie niet overeenkomt met de transmissielijnimpedantie, wordt een deel van de lopende golf teruggekaatst naar de bron.


Wanneer reflectie optreedt, reizen deze terug langs de transmissielijn en combineren ze met de invallende golven om staande golven te produceren. Het is belangrijk op te merken dat de resulterende golf stationair lijkt en zich niet voortplant als een normale golf en geen energie overdraagt ​​naar de belasting. De golf heeft gebieden met maximale en minimale amplitude, respectievelijk antiknooppunten en knooppunten genoemd.


Als bij het aansluiten van de antenne een VSWR van 1.5 wordt geproduceerd, is de energie-efficiëntie 96%. Wanneer een VSWR van 3.0 wordt geproduceerd, is het stroomrendement 75%. Bij daadwerkelijk gebruik wordt het niet aanbevolen om een ​​VSWR van 3 te overschrijden.


BACK


5. Hoe de staande golfverhouding te meten - Wikipedia-uitleg
Er kunnen veel verschillende methoden worden gebruikt om de verhouding van staande golven te meten. De meest intuïtieve methode maakt gebruik van een sleuflijn, een stuk transmissielijn met een open sleuf waarmee een sonde de werkelijke spanning op verschillende punten langs de lijn kan detecteren. 


Zo kunnen de maximale en minimale waarden direct worden vergeleken. Deze methode wordt gebruikt bij VHF en hogere frequenties. Bij lagere frequenties zijn dergelijke lijnen onpraktisch lang. Directionele koppelingen kunnen worden gebruikt bij HF via microgolffrequenties. 


Sommige zijn een kwart golf of langer, wat het gebruik ervan beperkt tot de hogere frequenties. Andere soorten directionele koppelaars bemonsteren de stroom en spanning op een enkel punt in het transmissiepad en combineren ze wiskundig op een manier dat ze het vermogen vertegenwoordigen dat in één richting stroomt.


Het gebruikelijke type SWR / vermogensmeter dat wordt gebruikt bij amateuroperaties, kan een tweerichtingskoppeling bevatten. Andere typen gebruiken een enkele koppeling die 180 graden kan worden gedraaid om het vermogen te bemonsteren dat in beide richtingen stroomt. Unidirectionele koppelingen van dit type zijn beschikbaar voor vele frequentiebereiken en vermogensniveaus en met geschikte koppelingswaarden voor de gebruikte analoge meter.


Een directionele wattmeter met behulp van een draaibaar directionele koppelingselement


Het voorwaartse en gereflecteerde vermogen gemeten door directionele koppelingen kan worden gebruikt om SWR te berekenen. De berekeningen kunnen wiskundig worden uitgevoerd in analoge of digitale vorm of door gebruik te maken van grafische methoden die in de meter zijn ingebouwd als een extra schaal of door af te lezen vanaf het kruispunt tussen twee naalden op dezelfde meter.


De bovenstaande meetinstrumenten kunnen "in line" worden gebruikt, dat wil zeggen dat het volledige vermogen van de zender door het meetapparaat kan gaan om continue bewaking van SWR mogelijk te maken. Andere instrumenten, zoals netwerkanalysatoren, richtingskoppelingen met laag vermogen en antennebruggen, gebruiken een laag vermogen voor de meting en moeten worden aangesloten in plaats van de zender. Brugcircuits kunnen worden gebruikt om de reële en imaginaire delen van een belastingsimpedantie direct te meten en om die waarden te gebruiken om SWR af te leiden. Deze methoden kunnen meer informatie opleveren dan alleen SWR of voorwaarts en gereflecteerd vermogen. [11] Stand-alone antenne-analysers gebruiken verschillende meetmethoden en kunnen SWR en andere parameters uitgezet tegen de frequentie weergeven. Door directionele koppelingen en een brug in combinatie te gebruiken, is het mogelijk om een ​​in-line instrument te maken dat direct in complexe impedantie of in SWR leest. [12] Er zijn ook stand-alone antenne-analysers beschikbaar die meerdere parameters meten.


BACK



6​ Veel gestelde vragen

1) Wat veroorzaakt een hoge VSWR?

Als de VSWR te hoog is, kan er mogelijk te veel energie worden teruggekaatst in een eindversterker, waardoor de interne schakelingen beschadigd raken. In een ideaal systeem zou er een VSWR zijn van 1: 1. Oorzaken van een hoge VSWR-classificatie kunnen het gebruik van een onjuiste belasting of iets onbekends zijn, zoals een beschadigde transmissielijn.


2) Hoe verminder je VSWR?

Een techniek om het gereflecteerde signaal van de invoer of uitvoer van een apparaat te verminderen, is door een verzwakker voor of achter het apparaat te plaatsen. De verzwakker reduceert het gereflecteerde signaal tweemaal de waarde van de verzwakking, terwijl het uitgezonden signaal de nominale verzwakkingswaarde ontvangt. (Tips: om te benadrukken hoe belangrijk VSWR en RL zijn voor uw netwerk, overweeg dan een prestatieverlaging van VSWR van 1.3: 1 naar 1.5: 1 - dit is een verandering in retourverlies van 16 dB tot 13 dB).


3) Is S11 retourverlies?

In de praktijk is de meest genoemde parameter met betrekking tot antennes S11. S11 geeft aan hoeveel vermogen wordt gereflecteerd door de antenne, en staat daarom bekend als de reflectiecoëfficiënt (soms geschreven als gamma: of retourverlies. ... Dit geaccepteerde vermogen wordt ofwel uitgestraald of geabsorbeerd als verliezen binnen de antenne.


4) Waarom wordt VSWR gemeten?

VSWR (Voltage Standing Wave Ratio), is een maatstaf voor hoe efficiënt radiofrequentievermogen wordt overgedragen van een stroombron, via een transmissielijn, naar een belasting (bijvoorbeeld van een vermogensversterker via een transmissielijn naar een antenne) . In een ideaal systeem wordt 100% van de energie overgedragen.


5) Hoe los ik hoge VSWR op?

Als uw antenne laag op het voertuig is gemonteerd, zoals op de bumper of achter de cabine van een pick-uptruck, kan het signaal terugkaatsen naar de antenne, waardoor een hoge SWR ontstaat. Om dit te verminderen, houdt u ten minste de bovenste 12 cm van de antenne boven de daklijn en plaatst u de antenne zo hoog mogelijk op het voertuig.


6) Wat is een goede VSWR-lezing?
De best mogelijke aflezing is 1.01: 1 (46 dB retourverlies), maar meestal is een aflezing onder 1.5: 1 acceptabel. Buiten de perfecte wereld is een 1.2: 1 (20.8 dB retourverlies) in de meeste gevallen perfect. Om een ​​nauwkeurige aflezing te garanderen, is het het beste om de meter aan de onderkant van de antenne aan te sluiten.


7) Is 1.5 SWR goed?
Ja dat is zo! Het ideale bereik is SWR 1.0-1.5. Er is ruimte voor verbetering wanneer het bereik SWR 1.5 - 1.9 is, maar SWR in dit bereik zou nog steeds voldoende moeten presteren. Af en toe is het vanwege installaties of voertuigvariabelen onmogelijk om een ​​lagere SWR te krijgen dan dit.


8) Hoe controleer ik mijn SWR zonder meter?
Hier zijn de stappen om een ​​CB-radio af te stemmen zonder een SWR-meter:
1) Zoek een gebied met beperkte storing.
2) Zorg ervoor dat u een extra radio heeft.
3) Stem beide radio's af op hetzelfde kanaal.
4) Spreek in de ene radio en luister door de andere.
5) Verplaats een radio verder en noteer wanneer het geluid helder is.
6) Pas uw antenne aan zoals nodig.


9) Moeten alle CB-antennes worden afgestemd?
Hoewel antenneafstemming niet vereist is om uw CB-systeem te laten werken, zijn er een aantal belangrijke redenen om altijd een antenne af te stemmen: Verbeterde prestaties - Een goed afgestelde antenne zal ALTIJD efficiënter werken dan een niet afgestelde antenne.


10) Waarom gaat mijn SWR omhoog als ik praat?

Een van de meest voorkomende oorzaken van hoge SWR-waarden is het onjuist aansluiten van uw SWR-meter op uw radio en antenne. Bij onjuiste bevestiging worden de metingen als extreem hoog gerapporteerd, zelfs als alles perfect is geïnstalleerd. Raadpleeg dit artikel om ervoor te zorgen dat uw SWR-meter correct is geïnstalleerd.


7. Beste gratis online VSWR-rekenmachine in 2021

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




BACK


Sharing is caring!


Laat een bericht achter 

Naam en voornaam *
E-mail *
Telefoon
Adres
Code Zie de verificatiecode? Klik vernieuwen!
Bericht
 

Message List

Reacties Laden ...
Home| Over ons| Producten| Nieuws| Downloaden| Ondersteuning| Feedback| Neem contact met ons op| Service
FMUSER FM / TV Broadcast One-stop leverancier