VSWR (bekannt als Voltage Standing Wave Ratio) ist ein Maß dafür, wie effizient Hochfrequenzstrom von einer Stromquelle über eine Übertragungsleitung in eine Last (z. B. von a) übertragen wird Leistungsverstärker über eine Übertragungsleitung zu einem Antenne).

Stehende Wellen sind ein Schlüsselwert für jedes System, das Übertragungsleitungen / Abzweige verwendet, bei denen Messungen des VSWR, Das Stehwellenverhältnis der Spannung ist wichtig.

Stehende Wellen sind ein wichtiges Thema bei der Betrachtung von Einspeisungen / Übertragungsleitungen, und das Stehwellenverhältnis oder häufiger das Spannungs-Stehwellenverhältnis ist ein Maß für den Pegel stehender Wellen an einer Einspeisung.

Stehende Wellen stellen eine Leistung dar, die von der Last nicht akzeptiert und entlang der Übertragungsleitung oder der Speiseleitung reflektiert wird.

Obwohl stehende Wellen und VSWR sehr wichtig sind, können die VSWR-Theorie und -Berechnungen häufig einen Blick darauf verbergen, was tatsächlich passiert. Glücklicherweise ist es möglich, sich einen guten Überblick über das Thema zu verschaffen, ohne zu tief in die VSWR-Theorie einzusteigen.

StanDing Wave Grundlagen
Bei der Betrachtung von Systemen mit Übertragungsleitungen ist zu beachten, dass alle Quellen, Übertragungsleitungen / Abzweige und Lasten eine charakteristische Impedanz haben. 50Ω ist ein sehr verbreiteter Standard für HF-Anwendungen, obwohl in einigen Systemen gelegentlich andere Impedanzen auftreten können.

Um die maximale Leistungsübertragung von der Quelle zur Übertragungsleitung oder von der Übertragungsleitung zur Last zu erhalten, sei es ein Widerstand, ein Eingang zu einem anderen System oder ein Antennemüssen die Impedanzpegel übereinstimmen.

Mit anderen Worten, für ein 50Ω-System muss die Quelle oder der Signalgenerator eine Quellenimpedanz von 50Ω haben, die Übertragungsleitung muss 50Ω sein und die Last muss es auch sein.

Für eine maximale Kraftübertragung sind passende Feeder und Last erforderlich

Probleme treten auf, wenn Strom in die Übertragungsleitung oder den Abzweig übertragen wird und in Richtung der Last fließt. Liegt eine Fehlanpassung vor, dh die Lastimpedanz stimmt nicht mit der der Übertragungsleitung überein, kann nicht die gesamte Leistung übertragen werden.

Da die Energie nicht verschwinden kann, muss die Energie, die nicht in die Last übertragen wird, irgendwohin und dorthin zurückfließen, und zwar entlang der Übertragungsleitung zurück zur Quelle.

Die Leistung wird reflektiert, wenn dies bei Einspeisungs- und Lastimpedanzen der Fall ist nicht übereinstimmen

Siehe auch: Warum brauche ich vor einer Antenne eine Senderschaltung?

In diesem Fall addieren oder subtrahieren sich die Spannungen und Ströme der vorwärts gerichteten und der reflektierten Welle in der Speiseleitung an verschiedenen Punkten entlang der Speiseleitung entsprechend den Phasen. Auf diese Weise werden stehende Wellen aufgebaut.

Die Art und Weise, in der der Effekt auftritt, kann mit einem Stück Seil demonstriert werden. Wenn ein Ende frei bleibt und das andere nach oben und unten bewegt wird, kann man sehen, dass sich die Wellenbewegung entlang des Seils nach unten bewegt. Wenn jedoch ein Ende fixiert ist, entsteht eine stehende Wellenbewegung, und es sind Punkte minimaler und maximaler Vibration zu sehen.

Wenn der Lastwiderstand niedriger ist als die Impedanz der Einspeisung, werden Spannungs- und Stromstärken eingestellt. Hier ist der Gesamtstrom am Lastpunkt höher als der der perfekt angepassten Leitung, während die Spannung geringer ist.

Stehende Wellen- und Stromwellenmuster für eine kleine Impedanzfehlanpassung mit einer Last, die niedriger als die Speiseredimpedanz ist

Siehe auch: VSWR-Berechnungswerkzeuge

Die Werte für Strom und Spannung entlang des Abzweigs variieren entlang des Abzweigs. Bei kleinen Werten der reflektierten Leistung ist die Wellenform fast sinusförmig, bei größeren Werten ähnelt sie eher einer gleichgerichteten Vollwellen-Sinuswelle. Diese Wellenform besteht aus Spannung und Strom aus der Durchlassleistung plus Spannung und Strom aus der reflektierten Leistung.

Stehwellenmuster für Spannung und Stroms zur Beendigung des Kurzschlussabzweigs

Siehe Also: Reflexionen und stehende Wellen im HF-Schaltungsdesign verstehen

In einem Abstand von einem Viertel einer Wellenlänge von der Last erreichen die kombinierten Spannungen einen Maximalwert, während der Strom minimal ist. In einem Abstand von einer halben Wellenlänge von der Last sind Spannung und Strom dieselben wie an der Last.

Eine ähnliche Situation tritt auf, wenn der Lastwiderstand größer als die Einspeisungsimpedanz ist, jedoch ist diesmal die Gesamtspannung an der Last höher als der Wert der perfekt angepassten Leitung. Die Spannung erreicht ein Minimum in einem Abstand von einer Viertelwellenlänge von der Last und der Strom ist maximal. In einem Abstand von einer halben Wellenlänge von der Last sind Spannung und Strom jedoch gleich wie an der Last.

Spannungs- und Strom-Stehwellenmuster für kleine Impedanzfehlanpassung mit hoher Lastsie als die Feeder-Impedanz

Siehe auch: VSWR (SWR) Berechnung

Wenn dann ein offener Stromkreis am Ende der Leitung liegt, ist das Stehwellenmuster für die Einspeisung ähnlich dem des Kurzschlusses, wobei jedoch die Spannungs- und Strommuster umgekehrt sind.

Spannung und Strom stehende Wellenmuster für offen Circuit Feeder-Abschluss

Siehe auch: Machen Sie diese Radio-Repeater-Schaltung zu Hause

VSWR-Definition
Die Definition von VSWR liefert die Grundlage für alle Berechnungen und Formeln.

VSWR-Definition:
Das Spannungs-Stehwellenverhältnis VSWR ist definiert als das Verhältnis der maximalen zur minimalen Spannung auf einer verlustfreien Leitung.

Das resultierende Verhältnis wird normalerweise als Verhältnis ausgedrückt, z. B. 2: 1, 5: 1 usw. Eine perfekte Übereinstimmung ist 1: 1 und eine vollständige Nichtübereinstimmung, dh ein Kurzschluss oder ein offener Stromkreis ist ∞: 1.

In der Praxis gibt es einen Verlust an einer Speise- oder Übertragungsleitung. Um das VSWR zu messen, wird an diesem Punkt im System Vorwärts- und Rückwärtsleistung erfasst und dies in einen Wert für das VSWR umgewandelt. Auf diese Weise wird das VSWR an einem bestimmten Punkt gemessen und die Spannungsmaxima und -minima müssen nicht entlang der Länge der Linie bestimmt werden.

VSWR vs SWR
Die Begriffe VSWR und SWR werden häufig in der Literatur zu stehenden Wellen in HF-Systemen verwendet, und viele fragen nach dem Unterschied.

SWR: SWR steht für Standing Wave Ratio. Es beschreibt die stehenden Spannungs- und Stromwellen, die auf der Leitung auftreten. Es ist eine allgemeine Beschreibung für stehende Wellen mit Strom und Spannung. Es wird häufig in Verbindung mit Messgeräten verwendet, mit denen das Stehwellenverhältnis erfasst wird. Sowohl Strom als auch Spannung steigen und fallen für eine gegebene Nichtübereinstimmung um den gleichen Anteil.

VSWR: Das VSWR- oder Spannungs-Stehwellenverhältnis gilt speziell für die Spannungs-Stehwellen, die an einem Abzweig oder einer Übertragungsleitung eingerichtet sind. Da es einfacher ist, die stehenden Spannungswellen zu erfassen, und in vielen Fällen Spannungen im Hinblick auf den Geräteausfall wichtiger sind, wird der Begriff VSWR häufig verwendet, insbesondere in HF-Entwurfsbereichen.

Der Begriff Power Standing Waves wird auch gelegentlich verwendet. Dies ist jedoch ein völliger Irrtum, da die Vorwärts- und die reflektierte Leistung konstant sind (unter der Annahme, dass keine Einspeisungsverluste auftreten) und die Leistung nicht auf die gleiche Weise ansteigt und abfällt wie die Wellenformen für Spannung und Strom, die die Summe sowohl der vorwärtsgerichteten als auch der reflektierten Elemente darstellen.

Charakteristische VSWR-Messgerät verwendet mit einem tranSmitter

Wie sich VSWR auf die Leistung auswirkt
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, wie VSWR die Leistung von a beeinflusst Sender System oder jedes System, das HF und angepasste Impedanzen verwenden kann.

Obwohl der Begriff VSWR normalerweise verwendet wird, können sowohl die stehenden Spannungs- als auch die aktuellen Wellen Probleme verursachen. Einige der Auswirkungen sind nachstehend aufgeführt:

Senderleistungsverstärker können beschädigt werden: Die erhöhten Spannungs- und Strompegel, die infolge der stehenden Wellen am Abzweig auftreten, können den Ausgang beschädigen transistoren des Senders. Halbleiterbauelemente sind sehr zuverlässig, wenn sie innerhalb der angegebenen Grenzen betrieben werden. Die auf dem Abzweig stehenden Spannungs- und Stromwellen können jedoch katastrophale Schäden verursachen, wenn das Gerät außerhalb seiner Grenzen arbeitet.

PA-Schutz reduziert die Ausgangsleistung: Angesichts der sehr realen Gefahr, dass hohe SWR-Werte den Leistungsverstärker beschädigen, enthalten viele Sender eine Schutzschaltung, die die Leistung des Senders bei steigendem SWR verringert. Dies bedeutet, dass eine schlechte Übereinstimmung zwischen der Einspeisung und der Antenne zu einem hohen SWR führt, was zu einer Verringerung der Leistung und damit zu einem erheblichen Verlust an Sendeleistung führt.

Hohe Spannungs- und Strompegel können den Abzweig beschädigen: Es ist möglich, dass die hohen Spannungs- und Strompegel, die durch das hohe Stehwellenverhältnis verursacht werden, eine Einspeisung beschädigen können. Obwohl in den meisten Fällen Abzweige innerhalb ihrer Grenzen gut betrieben werden und die Verdoppelung von Spannung und Strom berücksichtigt werden sollte, kann es unter bestimmten Umständen zu Schäden kommen. Die Strommaxima können eine übermäßige lokale Erwärmung verursachen, die die verwendeten Kunststoffe verzerren oder schmelzen kann, und es ist bekannt, dass die hohen Spannungen unter bestimmten Umständen Lichtbögen verursachen.

Durch Reflexionen verursachte Verzögerungen können zu Verzerrungen führen: Wenn ein Signal durch Fehlanpassung reflektiert wird, wird es zurück zur Quelle reflektiert und kann dann wieder zurück zur Antenne reflektiert werden. Es wird eine Verzögerung eingeführt, die der doppelten Übertragungszeit des Signals entlang der Einspeisung entspricht. Wenn Daten übertragen werden, kann dies zu Interferenzen zwischen Symbolen führen. In einem anderen Beispiel, in dem analoges Fernsehen übertragen wurde, wurde ein "Geisterbild" angezeigt.

Signalreduzierung im Vergleich zum perfekt passenden System: Interessanterweise ist der durch ein schlechtes VSWR verursachte Signalpegelverlust bei weitem nicht so groß, wie manche sich vorstellen können. Jedes von der Last reflektierte Signal wird zum Sender zurückreflektiert. Da durch die Anpassung am Sender das Signal wieder zur Antenne reflektiert werden kann, sind die Verluste im Wesentlichen die vom Abzweig verursachten Verluste. Als Richtwert bedeutet eine Koax-Länge von 30 Metern mit einem Verlust von etwa 1.5 dB bei 30 MHz, dass eine Antenne, die mit einem VSWR arbeitet, bei dieser Frequenz nur einen Verlust von etwas mehr als 1 dB im Vergleich zu einer perfekt abgestimmten Antenne ergibt.

Das Stehwellenverhältnis ist ein wichtiger Parameter für jedes Feedersystem. Obwohl sowohl Strom- als auch Spannungs-Stehwellen aufgebaut sind, wird häufig das Spannungsverhältnis für stehende Wellen ausführlicher diskutiert, da es einfacher zu erfassen und zu messen ist.

Ihnen interessiert vielleicht auch: Berechnung des VSWR
Was ist VSWR und Return Loss??
Wie man ein VSWR Meter Verwenden

Zurück:5G kam 2019 in Chicago an. Was wird mit der fünften Generation von Wireless im Jahr 2020 passieren?

Nächster:VSWR (SWR) Berechnung

Hinterlass eine Nachricht

Nachrichtenliste

Kommentare Lade ...