КСВ-метры

Измеритель коэффициента стоячей волны , измеритель КСВ , измеритель ISWR (ток « $I$ » КСВ) или измеритель КСВН (КСВ по напряжению) измеряют коэффициент стоячей волны (КСВ) в линии передачи . ^[а] Счетчик косвенно измеряет степень рассогласования между линией передачи и ее нагрузкой (обычно антенной ). Специалисты по электронике используют его для настройки радиопередатчиков , их антенн и линий связи для согласования импеданса , чтобы они работали правильно, а также для оценки эффективности других усилий по согласованию импеданса.

Направленный КСВ-метр

Направленный КСВ-метр измеряет величину прямых и отраженных волн, воспринимая каждую из них индивидуально с помощью направленных ответвителей . Затем расчет дает КСВ.

Согласно приведенной выше схеме, клеммы передатчика (TX) и антенны (ANT) подключаются через внутреннюю линию передачи. Эта основная линия электромагнитно связана с двумя меньшими измерительными линиями (направленными ответвителями). Они завершаются резисторами на одном конце и диодными выпрямителями на другом. В некоторых счетчиках используется печатная плата с тремя параллельными дорожками, образующими линию передачи и две линии измерения. Резисторы соответствуют характеристическому сопротивлению измерительных линий. Диоды преобразуют величины прямой и обратной волн на клеммы FWD и REV соответственно в виде постоянного напряжения, которое сглаживается конденсаторами. ^[1]^: 27‑21 Измеритель или усилитель (не показан), подключенный к клеммам FWD и REV, действует как необходимый резистор стока и определяет время удержания показаний счетчика.

Чтобы рассчитать КСВ, сначала рассчитайте коэффициент отражения:

\Gamma ={\frac {V_{rev}}{\;V_{fwd}\;}}

(напряжения должны включать относительный фазовый коэффициент).

Затем рассчитаем КСВ:

{\mathsf {SWR}}={\frac {1+|\Gamma |}{1-|\Gamma |}}~.

В пассивном счетчике это обычно указывается в нелинейной шкале.

КСВ-метры радиооператоров

На протяжении десятилетий ^[2]^[3] радисты создали и использовали КСВ-метры как простой инструмент настройки и диагностики. При нарушении защиты пара коаксиальных или двухлинейных линий передачи, расположенных достаточно близко, испытывает перекрестные помехи . Волна, движущаяся по ведомой линии, вызывает волны в измерительной линии. Размещенная параллельно (прямо или свободно свернутая), вынужденная волна усиливает или гасит индуцированную волну в том же или противоположном направлении. Если длина кабельной пары превышает половину длины волны, компенсация завершена, и мощность, рассеиваемая в согласованном оконечном устройстве, примерно пропорциональна прямой и отраженной мощности.

CircuitMod-2.7 симуляция КСВ-метра с несогласованной нагрузкой
Сопротивления представляют собой движение счетчика.
Отраженный график представляет собой напряжение на левом резисторе. Прямой график — напряжение на правом резисторе.

Аппроксимация улучшается по мере ослабления перекрестных помех и увеличения номера гармоники. Со временем нелинейные усилители с высоким коэффициентом усиления заменили нелинейные электромеханические механизмы, которые заменили лампы накаливания, чтобы уменьшить перекрестные помехи и улучшить линейный частотный диапазон.

Поскольку все частоты выше минимума вносят свой вклад, измеренное соотношение является мерой качества одной частоты , которая увеличивается с увеличением непреднамеренных гармоник и побочных излучений, а также фактического КСВ. По аналогии, измерительный кабель представляет собой кристаллический радиоприемник (неразборчивый приемник), представляющий все радиоприемники, которые могут пострадать от помех из-за грязных излучений. Несмотря на то, что низкий измеренный коэффициент называется КСВ-метром, он указывает не только на хорошее согласование, но и на чистое излучение A3, F3 или G3 без чрезмерных гармоник и паразитной (внеканальной) мощности.

КСВ мост

КСВ также можно измерить с помощью импедансного моста . Мост является сбалансированным (0 В на детекторе) только тогда, когда тестовое сопротивление точно соответствует эталонному сопротивлению. Когда линия передачи несогласована ( КСВ > 1:1 ), ее входное сопротивление отклоняется от характеристического сопротивления; таким образом, мост можно использовать для определения наличия или отсутствия низкого КСВ.

Для проверки соответствия опорное сопротивление моста устанавливается равным ожидаемому сопротивлению нагрузки (например, 50 Ом), а линия передачи подключается с неизвестным сопротивлением. радиочастотная В схему подается мощность. Напряжение на линейном входе представляет собой векторную сумму прямой волны и волны, отраженной от нагрузки. Если мы знаем, что характеристическое сопротивление линии составляет 50 Ом, мы знаем величину и фазу прямой волны. Это та же волна, что и на другой стороне детектора. Вычитание этой известной волны из волны на линейном входе дает отраженную волну. Правильно спроектированная мостовая схема может указывать не только совпадение, но и степень несоответствия, что позволяет рассчитать КСВ. Обычно это предполагает поочередное подключение опорной волны и отраженной волны к измерителю мощности и сравнение величин результирующих отклонений. ^[1]^: 27‑03

Ограничения

КСВ-метр не измеряет фактическое сопротивление нагрузки (сопротивление и реактивное сопротивление), а только коэффициент рассогласования. Для измерения фактического импеданса требуется антенный анализатор или другое подобное радиочастотное измерительное устройство. Для точных показаний сам КСВ-метр также должен соответствовать импедансу линии (обычно 50 или 75 Ом). Для работы с несколькими импедансами некоторые КСВ-метры имеют переключатели, которые выбирают импеданс, соответствующий линиям измерения.

КСВ-метр следует подключать к линии как можно ближе к антенне: все практические линии передачи имеют определенную величину потерь, которая ослабляет отраженную волну, когда она движется обратно по линии. Таким образом, КСВ является самым высоким вблизи нагрузки и улучшается только по мере увеличения расстояния от нагрузки, создавая ложное впечатление согласованной системы. ^[1]^: 28‑07

Сноски

^ Термины ISWR (коэффициент стоячей волны по току) и КСВН (коэффициент стоячей волны по напряжению) иногда используются, чтобы подчеркнуть метод, с помощью которого производится измерение, однако при отсутствии ошибок измерения эти два числа идентичны. Предпочтительно использовать осторожный термин КСВ, чтобы избежать ложной точности. ^[1]

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Книга об антеннах ARRL (21-е изд.). Американская радиорелейная лига, Inc. 2007. ISBN 978-0-87259-987-1 .
^ Гребенкемпер, Джон, KI6WX (1997). «Тандемный матч - точный направленный ваттметр». Справочник радиолюбителя (PDF) . Американская радиорелейная лига, Inc. Глава 22: Проекты установки станции и аксессуаров, страницы 22.36–22.42. {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) ^{[ нужна полная цитата ]}
^ Кауне, Билл, W7IEQ (2012). «Современный направленный измеритель мощности/КСВ». Справочник радиолюбителя (PDF) . Американская радиорелейная лига, Inc. {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )

[2] Термины ISWR (коэффициент стоячей волны по току) и КСВН (коэффициент стоячей волны по напряжению) иногда используются, чтобы подчеркнуть метод, с помощью которого производится измерение, однако при отсутствии ошибок измерения эти два числа идентичны. Предпочтительно использовать осторожный термин КСВ, чтобы избежать ложной точности. ^[1]

[ARRL_Ant2007-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Книга об антеннах ARRL (21-е изд.). Американская радиорелейная лига, Inc. 2007. ISBN 978-0-87259-987-1 .

[KI6WX_1997-3] Гребенкемпер, Джон, KI6WX (1997). «Тандемный матч - точный направленный ваттметр». Справочник радиолюбителя (PDF) . Американская радиорелейная лига, Inc. Глава 22: Проекты установки станции и аксессуаров, страницы 22.36–22.42. {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) ^{[ нужна полная цитата ]}

[Kaune2012-4] Кауне, Билл, W7IEQ (2012). «Современный направленный измеритель мощности/КСВ». Справочник радиолюбителя (PDF) . Американская радиорелейная лига, Inc. {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )

[а]

[1]

[2]

[3]