Mõiste ja taustRaadiosageduslikes (RF) elektriülekandesüsteemides mõõdetakse püsilaine suhe (SWR), kui tõhusalt edastatakse raadiosageduslikku võimsust energiaallikast, ülekandeliini kaudu ja koormusse. Levinud näide on võimsusvõimendi, mis on ülekandeliini kaudu ühendatud antenniga.
SWR on seega edastatud ja peegeldunud lainete suhe. Kõrge SWR näitab ülekandeliini nõrka kasutegurit ja peegelduvat energiat, mis võib saatjat kahjustada ja saatja efektiivsust vähendada. Kuna SWR viitab tavaliselt pingesuhtele, siis nimetatakse seda tavaliselt pinge püsiva laine suhteks (VSWR).

VSWR ja süsteemi tõhusus

Ideaalses süsteemis kantakse 100% energiast jõuetappidelt koormusele. See nõuab täpset vastavust lähteallika impedantsi, st ülekandeliini ja kõigi selle pistikute iseloomuliku impedantsi ning koormuse impedantsi vahel. Signaali vahelduvpinge on otsast lõpuni sama, kuna see läbib häireid.

Reaalsetes süsteemides põhjustavad sobimatud takistused siiski osa energia peegeldumist tagasi allika poole (nagu kaja). Peegeldused põhjustavad konstruktiivseid ja hävitavaid häireid, põhjustades erinevatel ajahetkedel ja piki joont pinge tippe ja orusid. VSWR mõõdab neid pinge dispersioone. See on kõikjal piki ülekandejoont kõrgeima pinge ja madalaima pinge suhe.

Kuna pinge ideaalses süsteemis ei varieeru, on selle VSWR 1.0 või, nagu tavaliselt väljendatakse suhtena 1: 1. Peegelduste tekkimisel varieeruvad pinged ja VSWR on kõrgem, näiteks 1.2 või 1.2: 1.

Peegeldunud energia

Kui edastatav laine jõuab piirini, näiteks kadudeta ülekandeliini ja koorma vahele (joonis 1), kandub osa energiat koormusse ja osa peegeldub. Peegelduskoefitsient seob sissetulevaid ja peegelduvaid laineid järgmiselt:

Γ = V- / V + (Eq1.)

Kus V- on peegeldunud laine ja V + on sissetulev laine. VSWR on seotud pingepeegeldusteguri (Γ) suurusega järgmiselt:

VSWR = (1 + | Γ |) / (1 - | Γ |) (Eq2.)

VSWR-i saab mõõta otse SWR-mõõturiga. Sisendpordi (S11) ja väljundpordi (S22) peegelduskoefitsientide mõõtmiseks võib kasutada raadiosageduslikku testimisinstrumenti, näiteks vektorvõrgu analüsaatorit (VNA). S11 ja S22 on samaväärsed sisend- ja väljundpordi equivalent-ga. Matemaatikurežiimidega VNA-d saavad ka saadud VSWR väärtuse otse arvutada ja kuvada.

Sisend- ja väljundporti tagasitulekukadu saab peegeldusteguri S11 või S22 abil arvutada järgmiselt:

RLIN = 20log10 | S11 | dB (Eq3.)

RLOUT = 20log10 | S22 | dB (Eq4.)

Peegelduskoefitsient arvutatakse ülekandeliini iseloomuliku takistuse ja koormustakistuse põhjal järgmiselt:

Γ = (ZL - ZO) / (ZL + ZO) (Eq5.)

Kus ZL on koormustakistus ja ZO on ülekandeliini iseloomulik takistus.

VSWR võib väljendada ka ZL ja ZO. Asendades võrrandi 5 võrrandiga 2, saame:

Kui ZL> ZO, | ZL - ZO | = ZL - ZO

Seetõttu:

VSWR = (ZL + ZO + ZL - ZO) / (ZL + ZO - ZL + ZO) = ZL / ZO. (Eq6.)

ZL <ZO puhul | ZL - ZO | = ZO - ZL

Seetõttu:

VSWR = (ZL + ZO + ZO - ZL) / (ZL + ZO - ZO + ZL) = ZO / ZL (Eq7.)

Eespool märkisime, et VSWR on spetsifikatsioon, mis on antud suhtena 1 suhtes, näiteks 1.5: 1. VSWR-i on kaks erijuhtu, ∞: 1 ja 1: 1. Lõpmatuse suhe ühele ilmneb siis, kui koormus on avatud vooluringis. Suhe 1: 1 tekib siis, kui koormus on ideaalselt sobitatud ülekandeliini iseloomuliku impedantsiga.

VSWR määratletakse seisulainest, mis tekib ülekandeliinis endas:

VSWR = | VMAX | / | VMIN | (Eq8.)

Kus VMAX on maksimaalne amplituud ja VMIN on seisva laine minimaalne amplituud. Kahe ülilainelaine korral toimub maksimum sisenevate ja peegelduvate lainete konstruktiivsete häirete korral. Seega:

VMAX = V + + V- (Eq9.)

Maksimaalse konstruktiivse häire saavutamiseks. Minimaalne amplituud ilmneb dekonstruktiivsete häirete korral või:

VMIN = V + - V- (Eq10.)

Võrrandite 9 ja 10 asendamine võrranditega 8 annab saagise

VSWR = | VMAX | / | VMIN | = (V + + V -) / (V + - V -) (Eq11.)

Asendades võrrandi 1 võrrandiga 11, saame:

VSWR = V + (1 + | Γ |) / (V + (1 - | Γ |) = (1 + | Γ |) / (1 - | Γ |) (Eq12.)

VSWR seiresüsteem

MAX2016 on kahekordne logaritmiline detektor / kontroller, mida kasutatakse antenni VSWR / tagasivoolukaotuse jälgimiseks, kui see on ühendatud tsirkulaatori ja summutiga. MAX2016 väljastab kahe toiteanduri erinevuse.

MAX2016 koos MAX5402 digitaalse potentsiomeetri ja MAX1116 / MAX1117 ADC-ga moodustab täieliku VSWR jälgimissüsteemi. Digitaalne potentsiomeeter toimib pingejaoturina, kasutades MAX2016i võrdluspinge väljundit. Sisemine etalonpinge võib tavaliselt saada voolu 2mA. See pinge seab sisemise komparaatori (pin CSETL) lävipinge. Häire võib tekkida siis, kui väljundpinge ületab läve (pin COUTL). MAX1116 ADC vajab 2.7V – 3.6V toidet, MAX1117 ADC nõuab 4.5V – 5.5V. ADC võib kasutada ka välist võrdluspinget, mille annab MAX2016. Mikrokontrolleriga ühendatud ADC võimaldab antenni VSWR pidevat jälgimist.

kokkuvõte
Ülevaates kirjeldab see õpetus SWR-i või VSWR-i kui viisi ülekandeliinide puuduste ja tõhususe mõõtmiseks. VSWR on seotud peegeldusteguriga. Suurem suhe tähistab suuremat ebakõla, samas kui 1: 1 suhe sobib ideaalselt. See kokkulangevus või mittevastavus tuleneb seisva laine maksimaalsest ja minimaalsest amplituudist. SWR on seotud edastatud ja peegeldunud energia suhtega. MAX2016 on näidatud näitena, kuidas luua süsteem antenni VSWR jälgimiseks.

Võite ka nagu:

Kuidas arvutada VSWR-i

Mis on VSWR: pinge püsiva laine suhe

Mis on VSWR ja tagasi kahju?

Eelmine:Kuidas valida kaasaskantavaid digitaalseid helisalvestajaid

Järgmine:Kuidas valida toitekaabli vastav ühenduspesa