Sådan beregnes spændingsstandsbølgeforhold?

Til en radio (sender eller modtager) til at levere strøm til en antenne, skal impedansen af ​​radioen og transmissionslinjen passe godt til antennas impedans. Parameteren VSWR er et mål, der numerisk beskriver, hvor godt antennen er impedansmatchet til den radio eller transmissionslinje, den er tilsluttet.

VSWR står for Spændingsstabil Wave Ratio, og omtales også som Standing Wave Ratio (SWR). VSWR er en funktion af reflektionskoefficienten, som beskriver den effekt, der reflekteres fra antennen. Hvis refleksionskoefficienten er givet ved .

Refleksionskoefficienten er også kendt som s11 eller returtab. Se vswr-tabellen nedenfor for at se en numerisk kortlægning mellem reflekteret effekt, s11 og VSWR. Hvis du ikke ønsker at gennemgå komplicerede ligninger for at forstå forholdet mellem VSWR, mismatch tab, s11/gamma og gerne vil have en lommeregner til at gøre det for dig, så tjek vores VSWR-beregnerside, så laver vi VSWR-konverteringen for dig.

 

VSWR er altid et reelt og positivt tal for antenner. Jo mindre VSWR er, jo bedre er antennen tilpasset til transmissionslinjen, og jo mere strøm leveres til antennen. Minimum VSWR er 1.0. I dette tilfælde reflekteres ingen strøm fra antennen, hvilket er ideelt.

 

Ofte skal antenner opfylde et båndbreddekrav, der er givet i forhold til VSWR. For eksempel kan en antenne hævde at fungere fra 100-200 MHz med VSWR<3. Dette indebærer, at VSWR er mindre end 3.0 over det specificerede frekvensområde. Disse VSWR-specifikationer indebærer også, at reflektionskoefficienten er mindre end 0.5 (dvs. refleksionskoefficient <0.5) over det angivne frekvensområde.

Fysisk betydning af VSWR

VSWR bestemmes ud fra spændingen målt langs en transmissionslinje, der fører til en antenne. VSWR er forholdet mellem topamplituden af ​​en stående bølge og minimumsamplituden af ​​en stående bølge, som det ses i følgende figur:

I industrien udtales VSWR nogle gange "viz-wer"

Når en antenne ikke er tilpasset modtageren, reflekteres effekten (så refleksionskoefficienten, , ikke er nul). Dette forårsager en "reflekteret spændingsbølge", som skaber stående bølger langs transmissionslinjen. Resultatet er toppene og dalene som vist i figur 1. Hvis VSWR = 1.0, ville der ikke være nogen reflekteret effekt, og spændingen ville have en konstant størrelse langs transmissionslinjen.

VSWR, Reflected Power og s11

Er en VSWR på 3 dårlig? Hvor dårlig er en VSWR på 12? Nå, der er ingen hårde regler. I dette afsnit vil vi forsøge at sætte VSWR-nummeret i sammenhæng. Nedenfor er en tabel, der viser forholdet mellem VSWR, total reflekteret effekt og (også kendt som s11) og total reflekteret effekt. Bemærk, at den reflekterede effekt blot er refleksionskoefficienten i anden.

I ovenstående tabel har en VSWR på 4 36 % af den effekt leveret af modtageren reflekteret fra antennen (64 % af strømmen leveres til antennen). Bemærk, at en reflekteret effekt på 0 dB angiver, at al effekten reflekteres (100 %), mens -10 dB angiver, at 10 % af effekten reflekteres. Hvis al kraften reflekteres, ville VSWR være uendelig.

 

Bemærk, at VSWR er en meget ikke-lineær funktion af refleksionskoefficienten. Det vil sige, at der er meget lille forskel i reflekteret effekt, når VSWR stiger fra 9 til 10; dog er der en ændring på 11 % i reflekteret effekt, når VSWR ændres fra 1 til 2.

Generelt, hvis VSWR'en er under 2, anses antennematchen for at være meget god, og der ville ikke blive opnået meget ved impedanstilpasning. Efterhånden som VSWR stiger, er der 2 hovednegativer. Den første er indlysende: mere effekt reflekteres fra antennen og transmitteres derfor ikke. Der opstår dog et andet problem. Efterhånden som VSWR øges, reflekteres mere strøm til radioen, som sender. Store mængder reflekteret strøm kan beskadige radioen. Derudover har radioer problemer med at transmittere de korrekte informationsbits, når antennen er dårligt tilpasset (dette er numerisk defineret i form af en anden metrik, EVM - Error Vector Magnitude).

VSWR-specifikationer for antenner

Ofte i industrien screenes antenner (godkendt/ikke bestået kriterier) baseret på VSWR-specifikationer (VSWR-specifikationer). Dette er en metode til passiv måling af antennerne for at afgøre, om de er korrekt indstillet på en hurtig måde. Antennen måles med en netværksanalysator, og VSWR'en som funktion af frekvensen registreres. Som et eksempel kan du overveje denne situation, hvor VSWR på 5 antenner måles og plottes sammen med 4 linjer, der repræsenterer VSWR-specifikationerne for denne antenne (i blåt):

VSWR-specifikationerne i figur 2 er defineret af:

 (1) VSWR < 3.8 for 825 MHz < f < 910 MHz

 (2) VSWR > 4.0 for 1200 MHz < f < 1400 MHz

 (3) VSWR > 3.0 ved f = 1.7 GHz, lineært reduceret til VSWR > 2.0 ved f = 1.8 GHz

 (4) VSWR < 3.0 for 1860 MHz < f < 2000 MHz

 

I figur 2 ville den røde VSWR-kurveantenne svigte den anden spec, og den lyseblå VSWR-kurveantenne ville (marginalt) fejle den fjerde specifikation. Dette er illustreret i figur 3:

Indstilling af VSWR-specifikationer er en noget vanskelig opgave for antenneingeniører. Ideen er at svigte afvigerne (detunede antenner eller antenner med ødelagte stik osv.). Det er dog vanskeligt i praksis at afgøre, hvad den acceptable afvigelse er, især i industrier med stor volumen, hvor en stram spec kan svigte tusindvis af gode antenner.

 

Bemærk, at VSWR er et mål for, hvor meget strøm der leveres til en antenne. Det betyder ikke, at antennen udstråler al den strøm, den modtager. Derfor måler VSWR potentialet for at udstråle. En lav VSWR betyder, at antennen er velafstemt, men betyder ikke nødvendigvis, at den leverede effekt også udstråles. Et ekkoløst kammer eller en anden udstrålet antennetest er påkrævet for at bestemme den udstrålede effekt. VSWR alene er ikke tilstrækkeligt til at fastslå, at en antenne fungerer korrekt.

 

VSWR kan også måles på Smith Chart. VSWR er kun en skalar måling, hvorimod Smith Chart viser både størrelse og fase. Se Smith Chart-siden for flere detaljer.

Du kan også lide:

Hvad er VSWR: Voltage Standing Wave Ratio

Hvad er VSWR og afkasttab?

Sådan bruges en VSWR Meter

Læg en besked 

Message List