توضیح VSWR: نسبت موج ایستاده ولتاژ، تلفات برگشتی و ضربه RF

هنگامی که سیگنال RF از فرستنده به سمت آنتن یا هر بار دیگری حرکت می کند، تفاوت بین امپدانس بار و امپدانس مشخصه کابل باعث می شود که بخشی از سیگنال به عقب منعکس شود. امواج رو به جلو و منعکس شده در طول خط تداخل دارند و موجی ایستاده با پیک و تهی ولتاژ ایجاد می کنند. نسبت موج ایستاده ولتاژ (VSWR، تلفظ شده "viz-war") بالاترین ولتاژ روی خط را با کمترین آن مقایسه می کند. به طور خلاصه، VSWR به شما می‌گوید که چقدر سیستم با هم تطابق دارد: 1:1 یک تطابق کامل است، و هر چیزی بالاتر به این معنی است که مقداری از توان ارسالی به سمت منبع بازمی‌گردد.

VSWR چیست و چگونه تعریف می شود؟

VSWR نسبت حداکثر ولتاژ به حداقل ولتاژ اندازه گیری شده در طول یک خط انتقال است که موج ایستاده را حمل می کند:

• VSWR = Vmax / Vmin در هر نقطه از خط
• ضریب بازتاب Γ = (ZL - Z0) / (ZL Z0)، که در آن ZL امپدانس بار و Z0 امپدانس مشخصه خط است.
• VSWR = (1 |Γ|) / (1 - |Γ|) . این بدان معنی است که VSWR می تواند از 1:1 (Γ = 0، مطابقت کامل) تا بی نهایت (Γ = 1، بازتاب کل) اجرا شود.

یک خط 50 اهم کاملاً خاتمه یافته که بار 50 اهم را هدایت می کند دارای VSWR 1:1 است. یک کابل باز یا کوتاه دارای VSWR بی نهایت است. در عمل، حتی یک آنتن با طراحی خوب به ندرت دقیقاً 1:1 می رسد، بنابراین اکثر سیستم ها مقدار کمی از عدم تطابق را می پذیرند.

VSWR، از دست دادن بازگشت، و ضریب بازتاب

دیتاشیت ها اغلب به جای VSWR، از دست دادن بازگشت را نقل قول می کنند. تلفات بازگشتی نسبت توان بین امواج منعکس شده و امواج فرودی است که در دسی بل بیان می شود: RL = -20 log10(|Γ|). دانستن هر یک از این مقادیر به شما امکان می دهد به مقادیر دیگر تبدیل کنید.

رابطه خطی نیست. همانطور که VSWR از 2:1 بالاتر می رود، قدرت بازتابی به سرعت رشد می کند حتی اگر خود نسبت کوچک به نظر برسد:

چرا VSWR بالا در سیستم های RF واقعی مهم است؟

نتیجه عملی VSWR بالا، اتلاف قدرت است. VSWR 3:1 منعکس کننده 25 درصد از قدرت جلو است، در حالی که VSWR 1.5:1 تنها 4 درصد را منعکس می کند. موج منعکس شده به سمت تقویت کننده حرکت می کند، جایی که می تواند ترانزیستورهای خروجی را بیش از حد گرم کند، راندمان را کاهش دهد و مدارهای حفاظتی را فعال کند که قدرت فرستنده را کاهش می دهد. در فرستنده‌های راداری و پخش پرقدرت، پیک‌های ولتاژ در داخل خط می‌تواند از درجه‌بندی عایق بیشتر شود و باعث ایجاد قوس شود.

کانکتور کواکسیال RF نوع N با VSWR کم این کانکتور نوع N با مشخصات MIL دارای یک VSWR 1.30 یا کمتر از DC تا 18 گیگاهرتز است که حداقل بازتاب سیگنال و عملکرد پایدار را برای سیستم‌های مایکروویو و ارتباطی که در آن یکپارچگی کانکتور حیاتی است، تضمین می‌کند. مشاهده محصول →

هر کانکتور، آداپتور و بخش کابل یک ناپیوستگی امپدانس کوچک به زنجیره اضافه می کند. یک کانکتور نوع N با کیفیت بالا و به درستی مونتاژ شده، عدم تطابق بسیار کمی را ایجاد می کند، در حالی که کانکتور آسیب دیده یا با گشتاور ضعیف یکی از رایج ترین دلایل خطاهای مربوط به VSWR در این زمینه است. انتخاب کانکتور و تکنیک نصب به اندازه خود آنتن سزاوار توجه است - ببینید چگونه کانکتورهای کواکسیال RF بر کیفیت سیگنال تأثیر می گذارند برای نگاه عمیق تر

الگوی موج ایستاده چگونه به نظر می رسد؟

در طول یک خط ناهماهنگ، دامنه ولتاژ هر نیم طول موج تکرار می شود. آنتی گره ها (ماکسیما) در جایی ظاهر می شوند که امواج رو به جلو و منعکس شده در فاز اضافه می شوند. گره ها (حداقل) در جایی ظاهر می شوند که تقریباً به طور کامل لغو می شوند. تصویر ایزومتریک زیر این الگو را در یک خط انتقال نشان می دهد.

اگر بار کاملاً منطبق باشد، موج منعکس شده ناپدید می شود، موج ایستاده صاف است و VSWR = 1:1. اگر بار همه چیز را منعکس کند، Vmin به سمت صفر کاهش می یابد و VSWR بی نهایت می شود.

محدودیت های معمول VSWR بر اساس برنامه

آنچه به عنوان یک VSWR قابل قبول محسوب می شود به سیستم بستگی دارد. اندازه‌شناسی دقیق به تطابق تقریباً کامل نیاز دارد، در حالی که رادیوهای دو طرفه عدم تطابق بیشتری را تحمل می‌کنند. رویه صنعت معمولاً حول این آستانه ها برنامه ریزی می کند:

هنگامی که یک سیستم از هدف خود فراتر می رود، مظنونان معمول خود آنتن، خط انتقال، رابط های رابط و اجسام رسانای نزدیک آنتن هستند که امپدانس آن را مختل می کنند.

چگونه VSWR را اندازه گیری می کنید؟

سه نوع ابزار برای اندازه گیری VSWR رایج است:

1. سنج SWR / بازتاب سنج - یک کوپلر جهتی توان رو به جلو و بازتابی را در یک فرکانس نمونه برداری می کند.
2. تحلیلگر شبکه برداری (VNA) - باند را جارو می کند و مستقیماً VSWR را در مقابل فرکانس ترسیم می کند.
3. پل ضرر برگشت - با یک ژنراتور سیگنال و گیرنده، برای تولید و آزمایش در محل استفاده می شود.

هر روشی به یک کابل تست کالیبره شده، یک بار مرجع شناخته شده و یک رابط اتصال تمیز نیاز دارد. در فرکانس کاری اندازه گیری کنید و توجه داشته باشید که خم شدن کابل، شعاع خمیدگی و گشتاور کانکتور همگی می توانند قرائت را تغییر دهند.

علل رایج VSWR بالا در اجزای کواکسیال

در یک نصب کار، VSWR بالا تقریباً همیشه می تواند در یک مشکل مکانیکی یا محیطی ردیابی شود:

• اتصالات شل، رزوه ای یا تا حدی جفت شده.
• تماس های خورده، کثیفی، رطوبت، یا زباله های داخل رابط.
• هادی بیرونی خرد شده، پین مرکزی تغییر شکل یافته یا دی الکتریک آسیب دیده.
• کابل‌ها به زیر حداقل شعاع خمش خم می‌شوند یا به طور مکرر خم می‌شوند تا محافظ خسته شود.
• یک آداپتور امپدانس اشتباه یا یک مبدل با انتقال داخلی ضعیف.

مجموعه های کابل RF، به ویژه، باید اندازه و مسیریابی صحیح داشته باشند. یک مونتاژ با کیفیت با فاصله دی الکتریک یکنواخت VSWR را در فرکانس مسطح تر از مونتاژ ارزان با ساختار ناهموار نگه می دارد. درک اینکه مجموعه کابل RF چیست و چگونه کار می کند هنگام انتخاب مسیرهای کم تطابق کمک می کند.

مونتاژ کابل RF انعطاف پذیر بسیار کم تلفات این مجموعه کابل که برای سیستم‌های دقیق فرکانس بالا طراحی شده است، تلفات ورودی بسیار کم و فاز پایدار در طول را ارائه می‌کند و به حفظ VSWR مسطح در مسیرهای RF مانند رادار و ایستگاه‌های پایه 5G کمک می‌کند. مشاهده محصول →

آداپتورها مستحق بررسی دقیق هستند. هنگامی که یک سیستم باید بین خانواده های اتصال دهنده تغییر کند، هندسه داخلی آداپتور تعیین می کند که چقدر عدم تطابق اضافه می کند. یک انتقال کنترل شده و به خوبی ساخته شده، کل VSWR را پایین نگه می دارد.

آداپتور کواکسیال RF سری SMA به SMA آداپتور سری SMA به SMA آداپتوری است که برای اتصال دو کانکتور SMA (SubMiniature نسخه A) فرکانس رادیویی (RF) استفاده می شود. کانکتور SMA یک کانکتور کوچک است... مشاهده محصول →

سوالات متداول VSWR