Add Favorite ตั้งหน้าแรก
ตำแหน่ง:หน้าหลัก >> ข่าวสาร

หมวดหมู่สินค้า

ผลิตภัณฑ์แท็ก

ไซต์ Fmuser

VSWR คืออะไรและจะวัด VSWR ได้อย่างไร?

Date:2021/3/12 14:00:43 Hits:


"VSWR ในทฤษฎีเสาอากาศย่อมาจากอัตราส่วนคลื่นนิ่งของแรงดันไฟฟ้าหรือที่เรียกว่าอัตราส่วนคลื่นนิ่ง (SWR) VSWR คือการวัดระดับคลื่นนิ่งบนสายป้อนวิศวกร RF รู้ดีว่าประเด็นที่สำคัญมากเมื่อศึกษาสายป้อน / สายส่ง คือคลื่นนิ่งคลื่นนิ่งแสดงถึงกำลังที่โหลดไม่รับและสะท้อนกลับไปตามสายส่งหรือตัวป้อนในขณะที่อัตราส่วนคลื่นนิ่งเป็นฟังก์ชันของค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนซึ่งอธิบายถึงกำลังที่เสาอากาศสะท้อน --- - FMUSER "


ข้อสังเกต: แม้ว่าคลื่นนิ่งและ VSWR มีความสำคัญมาก แต่บ่อยครั้งที่ทฤษฎีและการคำนวณ VSWR สามารถปกปิดมุมมองของสิ่งที่เกิดขึ้นจริง โชคดีที่มีความเป็นไปได้ที่จะได้รับมุมมองที่ดีของหัวข้อโดยไม่ต้องเจาะลึกทฤษฎี VSWR



ร่วมกันดูแล!


เนื้อหา

1. VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) คืออะไร?

2. SWR (Standing Wave Basics) คืออะไร?

3. ตัวบ่งชี้พารามิเตอร์ที่สำคัญของ SWR

4. VSWR Calculator: วิธีคำนวณ VSWR?

5. วิธีการวัดอัตราส่วนคลื่นนิ่ง

6. คำถามที่ถามบ่อย

7. 10 อันดับแรกที่ดีที่สุดออนไลน์ฟรี เครื่องคิดเลข VSWR



1. VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) คืออะไร


1) ความหมายของ VSWR (อัตราส่วนคลื่นแรงดันไฟฟ้า)

อัตราส่วนคลื่นยืนของแรงดันไฟฟ้า (VSWR) ถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนระหว่างคลื่นนิ่งของแรงดันไฟฟ้าที่ส่งและสะท้อนใน a ความถี่วิทยุ (RF) ระบบส่งไฟฟ้า. บางครั้ง VSWR ยังออกเสียงว่า "viswar" VSWR คือการวัดว่าพลังงาน RF ถูกส่งจากแหล่งจ่ายไฟผ่านสายส่งและโหลดไปยังโหลดได้อย่างมีประสิทธิภาพเพียงใด ตัวอย่างทั่วไปคือไฟล์ ขยายอำนาจ เชื่อมต่อกับเสาอากาศผ่านไฟล์ สายส่ง. VSWR ใช้เป็นตัววัดประสิทธิภาพสำหรับทุกสิ่งที่ลำเลียง RF รวมถึงสายส่งสายไฟฟ้าและแม้แต่สัญญาณในอากาศ 


ความต้านทานที่ไม่ตรงกันส่งผลให้เกิดคลื่นนิ่งตามสายส่งและ SWR ถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของแอมพลิจูดของคลื่นนิ่งบางส่วนที่ แอนติโนด (สูงสุด) ถึงแอมพลิจูดที่โหนด (ต่ำสุด) ตามเส้น



คำจำกัดความของ VSWR เป็นพื้นฐานสำหรับ การคำนวณและสูตร.

อัตราส่วนคลื่นแรงดันยืน VSWR ถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าสูงสุดต่อแรงดันไฟฟ้าต่ำสุดในบรรทัดที่ลดการสูญเสีย


โดยทั่วไปอัตราส่วนที่ได้จะแสดงเป็นอัตราส่วนเช่น 2: 1, 5: 1 เป็นต้นการจับคู่ที่สมบูรณ์แบบคือ 1: 1 และการจับคู่ที่ไม่ตรงกันเช่นวงจรสั้นหรือเปิดคือ open: 1


ในทางปฏิบัติมีการสูญเสียในตัวป้อนหรือสายส่งใด ๆ ในการวัด VSWR จะตรวจพบกำลังเดินหน้าและถอยหลัง ณ จุดนั้นบนระบบและจะถูกแปลงเป็นตัวเลขสำหรับ VSWR 


ด้วยวิธีนี้ VSWR จะถูกวัดที่จุดใดจุดหนึ่งและไม่จำเป็นต้องกำหนดแรงดันไฟฟ้า maxima และ minima ตามความยาวของเส้น


อ่านเพิ่มเติม: ความแตกต่างระหว่าง AM และ FM คืออะไร?


มาดูวิดีโอสั้น ๆ เกี่ยวกับ VSWR กันเถอะ! (ที่มา: องค์ประกอบ RF sro)





2) หน้าที่หลักของ VSWR

ในแอปพลิเคชันรูปนี้อธิบายถึงความต้านทานของเสาอากาศที่จับคู่กับวิทยุหรือสายส่งที่เชื่อมต่ออยู่ ในเส้นที่เชื่อมต่อกันความต้านทานที่ไม่ตรงกันอาจทำให้เกิดการสะท้อนซึ่งเป็นเพียงสิ่งที่ดูเหมือน - คลื่นที่ตีกลับและไปในทิศทางที่ไม่ถูกต้อง ผลของคลื่นตรงข้ามเป็นคลื่นนิ่ง ซึ่งจะลดกำลังที่เสาอากาศรับและสามารถใช้ในการออกอากาศได้ มันยังสามารถเผาไหม้ไฟล์ เครื่องส่ง


VSWR ใช้กันอย่างแพร่หลายในแอพพลิเคชั่นต่างๆเช่น VSWR ใน เสาอากาศ, VSWR ใน โทรคมนาคม, VSWR ในไมโครเวฟ, VSWR ใน RF เป็นต้นแอปพลิเคชันหลักบางส่วนพร้อมคำอธิบายมีดังนี้


การใช้งาน VSWR หน้าที่หลักของ VSWR 
เสาอากาศส่งสัญญาณ
อัตราส่วนคลื่นนิ่งของแรงดันไฟฟ้า (VSWR) เป็นตัวบ่งชี้จำนวนค่าที่ไม่ตรงกันระหว่างค่า เสาอากาศ และสายป้อนที่เชื่อมต่อกับมัน สิ่งนี้เรียกอีกอย่างว่าอัตราส่วนคลื่นนิ่ง (SWR) ช่วงของค่า VSWR คือตั้งแต่ 1 ถึง∞ ค่า VSWR ต่ำกว่า 2 ถือว่าเหมาะสำหรับการใช้งานเสาอากาศส่วนใหญ่ เสาอากาศสามารถอธิบายได้ว่ามี "การจับคู่ที่ดี" ดังนั้นเมื่อมีคนบอกว่าเสาอากาศจับคู่ได้ไม่ดีบ่อยครั้งก็หมายความว่าค่า VSWR เกิน 2 สำหรับความถี่ที่น่าสนใจ
การสื่อสารโทรคมนาคม ในการสื่อสารโทรคมนาคมอัตราส่วนคลื่นนิ่ง (SWR) คืออัตราส่วนของแอมพลิจูดของคลื่นนิ่งบางส่วนที่แอนติโนด (สูงสุด) ต่อแอมพลิจูดที่โหนดที่อยู่ติดกัน (ต่ำสุด) ในสายส่งไฟฟ้า 
ไมโครเวฟ
การวัดประสิทธิภาพทั่วไปที่เกี่ยวข้องกับสายส่งและวงจรไมโครเวฟคือ VSWR ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนและ กลับสูญเสียเช่นเดียวกับค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านและการสูญเสียการแทรก สิ่งเหล่านี้อาจแสดงโดยใช้พารามิเตอร์การกระจายซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่าพารามิเตอร์ S
RF อัตราส่วนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (VSWR) ถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนระหว่างคลื่นนิ่งของแรงดันไฟฟ้าที่ส่งและสะท้อนในการส่งไฟฟ้าด้วยคลื่นความถี่วิทยุ (RF) ระบบ. เป็นการวัดว่าพลังงาน RF ถูกส่งจากแหล่งจ่ายไฟผ่านสายส่งและโหลดไปยังโหลดได้อย่างมีประสิทธิภาพเพียงใด

อ่านเพิ่มเติม:วิธีการวัด SWR บนวิทยุ AM ด้วยตัวคุณเอง?

นี่คือรายการความรู้ RF ขั้นพื้นฐานที่เรียบง่ายซึ่งจัดทำโดยช่างเทคนิคของ FMUSER Jimmy คุณสามารถเข้าใจ VSWR ได้อย่างสมบูรณ์ผ่านเนื้อหาเหล่านี้: 


วิธีการแสดง VSWR โดยใช้แรงดันไฟฟ้า?
ตามคำจำกัดความ VSWR คืออัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าสูงสุด (แอมพลิจูดสูงสุดของคลื่นนิ่ง) ต่อแรงดันไฟฟ้าต่ำสุด (แอมพลิจูดต่ำสุดของคลื่นนิ่ง) ที่ใดก็ได้ระหว่างแหล่งกำเนิดและโหลด

VSWR = | V (สูงสุด) | / | V (นาที) |

V (สูงสุด) = แอมพลิจูดสูงสุดของคลื่นนิ่ง
V (นาที) = แอมพลิจูดขั้นต่ำของคลื่นนิ่ง


วิธีการแสดง VSWR โดยใช้อิมพีแดนซ์?
ตามนิยาม VSWR คืออัตราส่วนของอิมพีแดนซ์ของโหลดและอิมพีแดนซ์ต้นทาง

VSWR = ZL / Zo

ZL = อิมพีแดนซ์ของโหลด
Zo = อิมพีแดนซ์ต้นทาง

VSWR มูลค่าในอุดมคติคืออะไร?
ค่าของ VSWR ในอุดมคติคือ 1: 1 หรือแสดงเป็น 1 ในไม่ช้าในกรณีนี้กำลังสะท้อนจากโหลดไปยังแหล่งที่มาเป็นศูนย์

วิธีแสดง VSWR โดยใช้การสะท้อนและส่งต่อพลัง?
ตามนิยาม VSWR เท่ากับ

VSWR = 1 + √ (Pr / Pf) / 1 - √ (Pr / Pf)

ที่:

Pr = กำลังสะท้อน
Pf = กำลังส่งต่อ


อ่านเพิ่มเติม: วิธีการ DIY เสาอากาศวิทยุ FM ของคุณ | ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับเสาอากาศ FM แบบโฮมเมดและการสอน

3) ทำไมฉันจึงควรดูแล VSWR? 

ค่า VSWR แสดงกำลังที่สะท้อนจากโหลดไปยังแหล่งที่มา มักใช้เพื่ออธิบายปริมาณพลังงานที่สูญเสียไปจากแหล่งกำเนิด (โดยปกติคือเครื่องขยายเสียงความถี่สูง) ผ่านสายส่ง (โดยปกติคือสายโคแอกเชียล) ไปยังโหลด (โดยปกติคือเสาอากาศ)

นี่เป็นสถานการณ์ที่เลวร้าย: เครื่องส่งสัญญาณของคุณไหม้เนื่องจากใช้พลังงานมากเกินไป

นี่คือเหตุผลหลัก:

พลังงานทั้งหมดได้รับการสะท้อนกลับ (เช่นโดยการเปิดหรือไฟฟ้าลัดวงจร) ที่ส่วนท้ายของเส้นจากนั้นจะไม่มีการดูดซึมใด ๆ ทำให้เกิด "คลื่นนิ่ง" ที่สมบูรณ์แบบบนเส้น นี่เป็นสถานการณ์ที่เลวร้ายและไม่เป็นที่ต้องการ ในความเป็นจริงเมื่อพลังงานที่หมายถึงการแผ่รังสีกลับเข้าสู่เครื่องส่งอย่างเต็มกำลังโดยปกติจะทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่นั่นไหม้หมด

มันยากที่จะเข้าใจ? นี่คือตัวอย่างที่อาจช่วยคุณได้:

คลื่นทะเลที่เดินทางเข้าหาฝั่งจะนำพาพลังงานไปสู่ชายหาด ถ้ามันวิ่งขึ้นไปบนชายหาดที่มีความลาดชันเบา ๆ พลังงานทั้งหมดจะถูกดูดซับและไม่มีคลื่นใด ๆ เดินทางกลับนอกชายฝั่ง หากแทนที่จะเป็นชายหาดที่ลาดเอียงจะมีกำแพงทะเลในแนวตั้งอยู่ระบบส่งคลื่นที่เข้ามาจะสะท้อนออกมาอย่างสมบูรณ์เพื่อไม่ให้มีการดูดซับพลังงานในผนัง 




การรบกวนระหว่างคลื่นขาเข้าและขาออกในกรณีนี้ก่อให้เกิด "คลื่นนิ่ง" ที่ดูเหมือนว่ากำลังเคลื่อนที่อยู่ ยอดเขาอยู่ในตำแหน่งเชิงพื้นที่เดียวกันและขึ้นลง

ปรากฏการณ์เดียวกันนี้เกิดขึ้นกับสายส่งวิทยุหรือเรดาร์ ในกรณีนี้เราต้องการให้คลื่นบนเส้น (ทั้งแรงดันและกระแส) เดินทางทางเดียวและฝากพลังงานไว้ในโหลดที่ต้องการซึ่งในกรณีนี้อาจเป็นเสาอากาศที่จะแผ่รังสี 


หากพลังงานทั้งหมดสะท้อนออกมา (ตัวอย่างเช่นโดยการเปิดหรือไฟฟ้าลัดวงจร) ที่ส่วนท้ายของเส้นแสดงว่าไม่มีใครถูกดูดซึมทำให้เกิด "คลื่นนิ่ง" ที่สมบูรณ์แบบบนเส้น 


ไม่ใช้การเปิดหรือลัดวงจรเพื่อทำให้เกิดคลื่นสะท้อน สิ่งที่ต้องทำก็คือความต้านทานที่ไม่ตรงกันระหว่างบรรทัดและโหลด ถ้าคลื่นสะท้อนไม่แรงเท่าคลื่นข้างหน้าจะสังเกตเห็นรูปแบบ "คลื่นนิ่ง" บางรูปแบบ แต่ค่าว่างจะไม่ลึกหรือยอดสูงเท่ากับการสะท้อนที่สมบูรณ์แบบ (หรือไม่ตรงกันทั้งหมด)


อ่านเพิ่มเติม: ทำไมเราต้องมี Standing Wave Ratio (SWR)?


กลับ


2. SWR (Standing Wave Ratio) คืออะไร?


1) คำจำกัดความของอัตราส่วนคลื่นนิ่ง (SWR)

ตามวิกิพีเดียอัตราส่วนคลื่นนิ่ง (SWR) กำหนดเป็น:


'' การวัดการจับคู่อิมพีแดนซ์ของโหลดกับอิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะของสายส่งหรือท่อนำคลื่นในวิศวกรรมวิทยุและโทรคมนาคม ดังนั้น SWR คืออัตราส่วนระหว่างคลื่นที่ส่งและคลื่นสะท้อนหรืออัตราส่วนระหว่างแอมพลิจูดของคลื่นนิ่งที่ค่าสูงสุดกับแอมพลิจูดที่ค่าต่ำสุด SWR มักจะกำหนดเป็นอัตราส่วนแรงดันไฟฟ้าที่เรียกว่า VSWR "


SWR ที่สูงบ่งบอกถึงประสิทธิภาพของสายส่งและพลังงานสะท้อนที่ไม่ดีซึ่งอาจทำให้เครื่องส่งสัญญาณเสียหายและประสิทธิภาพของเครื่องส่งลดลง เนื่องจาก SWR โดยทั่วไปหมายถึงอัตราส่วนแรงดันไฟฟ้าจึงมักเรียกว่าอัตราส่วนคลื่นนิ่งของแรงดันไฟฟ้า (VSWR)


2) VSWR มีผลต่อประสิทธิภาพของระบบเครื่องส่งอย่างไร? 

มีหลายวิธีที่ VSWR ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของระบบส่งสัญญาณหรือระบบใด ๆ ที่อาจใช้ RF และอิมพีแดนซ์ที่ตรงกัน

แม้ว่าปกติแล้วจะใช้คำว่า VSWR ทั้งแรงดันและกระแสคลื่นนิ่งอาจทำให้เกิดปัญหาได้ ผลกระทบบางส่วนมีรายละเอียดด้านล่าง:

A. เครื่องขยายสัญญาณกำลังของเครื่องส่งอาจเสียหายได้:

ระดับแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นที่มองเห็นบนเครื่องป้อนอันเป็นผลมาจากคลื่นนิ่งสามารถทำให้ทรานซิสเตอร์เอาต์พุตของเครื่องส่งสัญญาณเสียหายได้ อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์มีความน่าเชื่อถือมากหากใช้งานภายในขีด จำกัด ที่กำหนด แต่คลื่นแรงดันและกระแสยืนบนอุปกรณ์ป้อนจ่ายอาจทำให้เกิดความเสียหายอย่างรุนแรงได้

B. การป้องกัน PA ช่วยลดกำลังขับ:  

ในมุมมองของอันตรายที่แท้จริงของระดับ SWR สูงที่ก่อให้เกิดความเสียหายต่อเพาเวอร์แอมป์เครื่องส่งสัญญาณจำนวนมากรวมวงจรป้องกันที่ลดเอาท์พุทจากเครื่องส่งสัญญาณเมื่อ SWR เพิ่มขึ้น ซึ่งหมายความว่าการจับคู่ที่ไม่ดีระหว่างเครื่องป้อนและเสาอากาศจะส่งผลให้มีค่า SWR สูงซึ่งทำให้การส่งออกลดลงและทำให้สูญเสียพลังงานในการส่งสัญญาณอย่างมีนัยสำคัญ

C. ระดับแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าสูงสามารถสร้างความเสียหายให้กับตัวป้อน:   

เป็นไปได้ว่าแรงดันไฟฟ้าสูงและระดับปัจจุบันที่เกิดจากอัตราส่วนคลื่นสูงที่ยืนอาจทำให้เกิดความเสียหายต่อตัวป้อน แม้ว่าในกรณีส่วนใหญ่ตัวป้อนจะทำงานได้ดีภายในขีด จำกัด และสามารถเพิ่มแรงดันและกระแสได้เป็นสองเท่า แต่อาจมีบางกรณีที่ความเสียหายอาจเกิดขึ้นได้ ค่าสูงสุดในปัจจุบันสามารถทำให้เกิดความร้อนในท้องถิ่นมากเกินไปซึ่งอาจบิดเบือนหรือละลายพลาสติกที่ใช้และแรงดันไฟฟ้าสูงเป็นที่ทราบกันว่าทำให้เกิดการระเบิดในบางสถานการณ์

D. ความล่าช้าที่เกิดจากการสะท้อนอาจทำให้เกิดความผิดเพี้ยน:   

เมื่อสัญญาณถูกสะท้อนโดยไม่ตรงกันมันจะสะท้อนกลับไปยังแหล่งกำเนิดและจากนั้นสามารถสะท้อนกลับไปยังเสาอากาศอีกครั้ง การหน่วงเวลาถูกแนะนำเท่ากับสองเท่าของเวลาการส่งสัญญาณตามตัวป้อน หากมีการส่งข้อมูลสิ่งนี้อาจทำให้เกิดการรบกวนระหว่างสัญลักษณ์และในอีกตัวอย่างหนึ่งที่มีการส่งสัญญาณโทรทัศน์แบบอะนาล็อกจะเห็นภาพ“ ผี”


ที่น่าสนใจคือการสูญเสียระดับสัญญาณที่เกิดจาก VSWR ที่ไม่ดีนั้นไม่ดีเท่าที่บางคนคิด สัญญาณใด ๆ ที่สะท้อนจากโหลดจะถูกสะท้อนกลับไปยังเครื่องส่งสัญญาณและเมื่อการจับคู่ที่เครื่องส่งสัญญาณสามารถเปิดใช้งานสัญญาณที่จะสะท้อนกลับไปยังเสาอากาศอีกครั้ง 


มีบิตที่สำคัญอื่น ๆ ที่ต้องวัดในประสิทธิภาพของเสาอากาศ ได้แก่ ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนการสูญเสียที่ไม่ตรงกันและการสูญเสียผลตอบแทนเป็นชื่อไม่กี่ VSWR ไม่ใช่ทฤษฎีเสาอากาศที่สิ้นสุด แต่เป็นสิ่งสำคัญ


อ่านเพิ่มเติม: Low Pass Filter คืออะไรและวิธีการสร้าง Low Pass Filter?

3) VSWR เทียบกับ SWR เทียบกับ PSWR เทียบกับ ISWR

ข้อตกลง VSWR และ SWR มักจะเห็นในวรรณกรรมเกี่ยวกับคลื่นนิ่งในระบบ RF และหลายคนถามถึงความแตกต่าง


● VSWR (อัตราส่วนคลื่นไฟฟ้าแรงดันไฟฟ้า):

VSWR หรืออัตราส่วนคลื่นนิ่งแรงดันใช้เฉพาะกับคลื่นแรงดันไฟฟ้าที่ติดตั้งบนสายป้อนหรือสายส่ง เนื่องจากง่ายต่อการตรวจจับคลื่นแรงดันไฟฟ้าและในหลาย ๆ กรณีแรงดันไฟฟ้ามีความสำคัญมากกว่าในแง่ของการเสียอุปกรณ์คำว่า VSWR มักจะถูกนำมาใช้โดยเฉพาะในพื้นที่ออกแบบ RF


● SWR (อัตราส่วนคลื่นนิ่ง):

SWR ย่อมาจากอัตราส่วนคลื่นนิ่ง คุณสามารถเห็นได้ว่าเป็นการแสดงออกทางคณิตศาสตร์ของความไม่สม่ำเสมอของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า (สนาม EM) บนสายส่งเช่นสายโคแอกเชียล โดยปกติแล้ว SWR จะถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าความถี่วิทยุสูงสุด (RF) ต่อแรงดัน RF ต่ำสุดตามแนวเส้น อัตราส่วนคลื่นนิ่ง (SWR) มีคุณสมบัติสามประการ:


SWR มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

● อธิบายแรงดันไฟฟ้าและคลื่นนิ่งปัจจุบันที่ปรากฏบนเส้น 

●มัน เป็นคำอธิบายทั่วไปสำหรับทั้งคลื่นนิ่งในปัจจุบันและแรงดันไฟฟ้า 

●มัน มักใช้ร่วมกับมิเตอร์ที่ใช้ในการตรวจจับอัตราส่วนคลื่นนิ่ง 

ข้อสังเกต: ทั้งกระแสและแรงดันเพิ่มขึ้นและลดลงตามสัดส่วนที่เท่ากันสำหรับความไม่ตรงกันที่กำหนด


SWR ที่สูงบ่งบอกถึงประสิทธิภาพของสายส่งและพลังงานสะท้อนที่ไม่ดีซึ่งอาจทำให้เครื่องส่งสัญญาณเสียหายและประสิทธิภาพของเครื่องส่งลดลง เนื่องจาก SWR โดยทั่วไปหมายถึงอัตราส่วนแรงดันไฟฟ้าจึงมักเรียกว่าอัตราส่วนคลื่นนิ่งของแรงดันไฟฟ้า (VSWR)


● PSWR (อัตราส่วนคลื่นกำลังนิ่ง):

คำว่าอัตราส่วนกำลังคลื่นนิ่งซึ่งมีให้เห็นในบางครั้งถูกกำหนดให้เป็นเพียงกำลังสองของ VSWR อย่างไรก็ตามนี่เป็นความเข้าใจผิดโดยสิ้นเชิงเนื่องจากกำลังไปข้างหน้าและสะท้อนกลับมีค่าคงที่ (สมมติว่าไม่มีการสูญเสียตัวป้อน) และกำลังไฟฟ้าไม่ขึ้นและลงในลักษณะเดียวกับรูปคลื่นยืนของแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าซึ่งเป็นผลรวมขององค์ประกอบทั้งไปข้างหน้าและสะท้อนกลับ


● ISWR (อัตราส่วนคลื่นนิ่งปัจจุบัน):

SWR ยังสามารถกำหนดเป็นอัตราส่วนของกระแส RF สูงสุดต่อกระแส RF ขั้นต่ำบนเส้น (อัตราส่วนคลื่นนิ่งปัจจุบันหรือ ISWR) สำหรับวัตถุประสงค์ในทางปฏิบัติส่วนใหญ่ ISWR จะเหมือนกับ VSWR


จากความเข้าใจของบางคนเกี่ยวกับ SWR และ VSWR ในรูปแบบพื้นฐานคือ 1: 1 ที่สมบูรณ์แบบ SWR หมายความว่าพลังทั้งหมดที่คุณวางบนสายจะถูกผลักออกจากเสาอากาศ หาก SWR ไม่ใช่ 1: 1 แสดงว่าคุณกำลังใช้พลังงานมากกว่าที่จำเป็นและพลังบางส่วนจะสะท้อนกลับลงมาที่สายไปยังเครื่องส่งของคุณจากนั้นทำให้เกิดการชนกันซึ่งจะทำให้สัญญาณของคุณไม่สะอาดเท่าที่ควรและ ชัดเจน.


VSWR และ SWR แตกต่างกันอย่างไร? SWR (อัตราส่วนคลื่นนิ่ง) เป็นแนวคิดเช่นอัตราส่วนคลื่นนิ่ง VSWR เป็นวิธีที่คุณทำการวัดโดยการวัดแรงดันไฟฟ้าเพื่อกำหนด SWR คุณยังสามารถวัด SWR ได้โดยการวัดกระแสหรือแม้แต่กำลังไฟฟ้า (ISWR และ PSWR) แต่สำหรับเจตนาและวัตถุประสงค์ส่วนใหญ่เมื่อมีคนพูดว่า SWR พวกเขาหมายถึง VSWR ในการสนทนาทั่วไปพวกเขาสามารถใช้แทนกันได้


ดูเหมือนคุณจะเข้าใจความคิดที่ว่ามันเกี่ยวข้องกับอัตราส่วนระหว่างกำลังไฟฟ้าที่ส่งต่อไปยังเสาอากาศเทียบกับปริมาณที่สะท้อนกลับและ (ในกรณีส่วนใหญ่) กำลังจะถูกผลักออกไปที่เสาอากาศ อย่างไรก็ตามข้อความ "คุณใช้พลังงานมากกว่าที่จำเป็น" และ "จากนั้นทำให้เกิดการชนกันซึ่งจะทำให้สัญญาณของคุณไม่สะอาด" นั้นไม่ถูกต้อง


VSWR กับ Rleflected Power


ในกรณีของ SWR ที่สูงกว่าพลังงานบางส่วนหรือมากจะถูกสะท้อนกลับไปยังเครื่องส่งสัญญาณ ไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับสัญญาณที่สะอาดและทุกสิ่งที่เกี่ยวข้องกับการปกป้องเครื่องส่งสัญญาณของคุณไม่ให้ไฟไหม้และ SWR ไม่คำนึงถึงปริมาณพลังงานที่คุณสูบออก หมายความว่าที่ความถี่ระบบเสาอากาศไม่ได้มีประสิทธิภาพเท่าหม้อน้ำ แน่นอนว่าหากคุณกำลังพยายามส่งสัญญาณด้วยความถี่คุณต้องการให้เสาอากาศของคุณมี SWR ต่ำสุดเท่าที่จะเป็นไปได้ (โดยปกติแล้วสิ่งที่น้อยกว่า 2: 1 จะไม่เลวร้ายในย่านความถี่ต่ำและ 1.5: 1 นั้นดีที่ย่านความถี่ที่สูงกว่า) แต่เสาอากาศแบบหลายแบนด์จำนวนมากอาจอยู่ที่ 10: 1 ในบางแบนด์และคุณอาจพบว่าคุณสามารถใช้งานได้อย่างยอมรับได้


อ่านเพิ่มเติม: วิธีการกำจัดเสียงรบกวนในนรับ FM


4) VSWR และประสิทธิภาพของระบบ
ในระบบอุดมคติพลังงาน 100% จะถูกส่งจากขั้นตอนกำลังไปยังโหลด สิ่งนี้ต้องการการจับคู่ที่แน่นอนระหว่างอิมพีแดนซ์ต้นทาง (อิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะของสายส่งและตัวเชื่อมต่อทั้งหมด) และอิมพีแดนซ์ของโหลด แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับของสัญญาณจะเท่ากันตั้งแต่ต้นจนจบเนื่องจากมันผ่านไปโดยไม่มีสัญญาณรบกวน


VSWR เทียบกับ% สะท้อนแสง


ในระบบจริงอิมพีแดนซ์ที่ไม่ตรงกันทำให้พลังบางส่วนสะท้อนกลับไปยังแหล่งกำเนิด (เช่นเสียงสะท้อน) การสะท้อนเหล่านี้ทำให้เกิดการรบกวนที่สร้างสรรค์และทำลายล้างซึ่งนำไปสู่จุดสูงสุดและหุบเขาในแรงดันไฟฟ้าซึ่งแปรผันตามเวลาและระยะทางตามสายส่ง VSWR หาค่าความแปรปรวนของแรงดันไฟฟ้าเหล่านี้ดังนั้นคำจำกัดความที่ใช้กันทั่วไปสำหรับ Voltage Standing Wave Ratio คืออัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าสูงสุดต่อแรงดันไฟฟ้าต่ำสุด ณ จุดใดก็ได้บนสายส่ง


สำหรับระบบในอุดมคติแรงดันไฟฟ้าจะไม่แตกต่างกัน ดังนั้น VSWR ของมันคือ 1.0 (หรือมากกว่านั้นมักจะแสดงเป็นอัตราส่วน 1: 1) เมื่อเกิดการสะท้อนแรงดันไฟฟ้าจะแปรผันและ VSWR สูงกว่าตัวอย่างเช่น 1.2 (หรือ 1.2: 1) VSWR ที่เพิ่มขึ้นมีความสัมพันธ์กับประสิทธิภาพของสายส่ง (และเครื่องส่งโดยรวม) ที่ลดลง


ประสิทธิภาพของสายส่งเพิ่มขึ้นโดย:
1. การเพิ่มแรงดันไฟฟ้าและตัวประกอบกำลัง
2. แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นและตัวประกอบกำลังลดลง
3. ลดแรงดันไฟฟ้าและตัวประกอบกำลัง
4. ลดแรงดันไฟฟ้าและตัวประกอบกำลังที่เพิ่มขึ้น

มีสี่ปริมาณที่อธิบายถึงประสิทธิภาพของการถ่ายโอนพลังงานจากสายไปยังโหลดหรือเสาอากาศ: VSWR, ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อน, การสูญเสียที่ไม่ตรงกันและการสูญเสียผลตอบแทน 


สำหรับตอนนี้เพื่อให้ได้ความรู้สึกถึงความหมายของพวกเขาเราจะแสดงภาพเหล่านี้ในรูปถัดไป สามเงื่อนไข: 


●เส้นที่เชื่อมต่อกับโหลดที่ตรงกัน
●เส้นที่เชื่อมต่อกับเสาอากาศโมโนโพลสั้น ๆ ที่ไม่ตรงกัน (อิมพีแดนซ์อินพุตของเสาอากาศคือ 20 - j80 โอห์มเทียบกับอิมพีแดนซ์ของสายส่ง 50 โอห์ม)
●สายเปิดอยู่ที่ส่วนท้ายที่ควรเชื่อมต่อเสาอากาศ




เส้นโค้งสีเขียว - คลื่นนิ่งบนสาย 50 โอห์มพร้อมโหลด 50 โอห์มที่ปลาย

ด้วยพารามิเตอร์และค่าตัวเลขดังนี้:

พารามิเตอร์  ค่าตัวเลข
โหลดความต้านทาน
โอห์ม 50 
สัมประสิทธิ์การสะท้อนกลับ

VSWR
1
การสูญเสียที่ไม่ตรงกัน
0 เดซิเบล
การสูญเสียกลับ
- ∞ dB

หมายเหตุ: [นี่สมบูรณ์แบบ; ไม่มีคลื่นนิ่ง พลังงานทั้งหมดเข้าสู่เสาอากาศ / โหลด]


เส้นโค้งสีน้ำเงิน - คลื่นนิ่งบนสาย 50 โอห์มเป็นเสาอากาศโมโนโพลสั้น

ด้วยพารามิเตอร์และค่าตัวเลขดังนี้:

พารามิเตอร์  ค่าตัวเลข
โหลดความต้านทาน
20 - j80 โอห์ม
สัมประสิทธิ์การสะท้อนกลับ 0.3805 - j0.7080
ค่าสัมบูรณ์ของค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อน
0.8038
VSWR
9.2
การสูญเสียที่ไม่ตรงกัน
- 4.5 เดซิเบล
การสูญเสียกลับ
-1.9 เดซิเบล

ข้อสังเกต: [นี่ไม่ดีเกินไป; กำลังไฟฟ้าเข้าสู่โหลดหรือเสาอากาศลดลง –4.5 dB จากที่มีการเดินทางลงเส้น]


เส้นโค้งสีแดง - คลื่นนิ่งในแนวเดียวกับวงจรเปิดที่ปลายด้านซ้าย (ขั้วเสาอากาศ)

ด้วยพารามิเตอร์และค่าตัวเลขดังนี้:

พารามิเตอร์  ค่าตัวเลข
โหลดความต้านทาน

สัมประสิทธิ์การสะท้อนกลับ

VSWR

การสูญเสียที่ไม่ตรงกัน
- 0 เดซิเบล
การสูญเสียกลับ
0 เดซิเบล

ข้อสังเกต: [นี่แย่มาก: ไม่มีการถ่ายโอนพลังงานเลยปลายสาย]


กลับ


3. ตัวบ่งชี้พารามิเตอร์ที่สำคัญของ SWR


1) Trasmission Lines และ SWR

ตัวนำใด ๆ ที่มีกระแสไฟฟ้ากระแสสลับสามารถถือเป็นสายส่งได้เช่นยักษ์เหนือศีรษะที่กระจายพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับไปทั่วทั้งแนวนอน การรวมสายส่งรูปแบบต่างๆทั้งหมดจะอยู่นอกขอบเขตของบทความนี้อย่างมากดังนั้นเราจะ จำกัด การสนทนาให้มีความถี่ตั้งแต่ 1 MHz ถึง 1 GHz และสายทั่วไปสองประเภท ได้แก่ โคแอกเชียล (หรือ "coax") และตัวนำคู่ขนาน (aka, open-wire, window line, Ladder line หรือ twin-lead ที่เราเรียกกัน) ดังแสดงในรูปที่ 1



คำอธิบาย: สายโคแอกเซียล (A) ประกอบด้วยตัวนำกลางที่เป็นของแข็งหรือมีเกลียวล้อมรอบด้วยฉนวนพลาสติกหรืออิเล็กทริกอากาศและโล่ท่อที่เป็นลวดถักแบบแข็งหรือแบบทอ แจ็คเก็ตพลาสติกล้อมรอบโล่เพื่อป้องกันตัวนำ Twin-lead (B) ประกอบด้วยคู่ของสายทึบคู่ขนานหรือสายตีเกลียว สายไฟจะถูกยึดเข้าที่ด้วยพลาสติกขึ้นรูป (เส้นหน้าต่าง, ตะกั่วคู่) หรือด้วยฉนวนเซรามิกหรือพลาสติก (เส้นบันได)



กระแสไหลไปตามพื้นผิวของตัวนำ (ดูแถบด้านข้างที่“ Skin Effect”) ในทิศทางตรงกันข้าม น่าแปลกที่พลังงาน RF ที่ไหลตามสายไม่ได้ไหลไปในตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าอยู่ มันเดินทางเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (EM) ในช่องว่างระหว่างและรอบ ๆ ตัวนำ 


รูปที่ 1 ระบุตำแหน่งของฟิลด์ในทั้ง coax และ twin-lead สำหรับการเล้าโลมสนามจะถูกบรรจุไว้อย่างสมบูรณ์ภายในอิเล็กทริกระหว่างตัวนำกลางและโล่ สำหรับสายคู่แม้ว่าสนามจะแข็งแกร่งที่สุดรอบ ๆ และระหว่างตัวนำ แต่ไม่มีเกราะป้องกันโดยรอบสนามบางส่วนจะขยายออกไปในช่องว่างรอบ ๆ เส้น


นี่คือเหตุผลที่การเล้าโลมจึงเป็นที่นิยม - ไม่อนุญาตให้สัญญาณภายในโต้ตอบกับสัญญาณและตัวนำนอกสาย ในทางกลับกันตะกั่วคู่จะต้องถูกเก็บไว้ให้ดี (ความกว้างของเส้นเพียงไม่กี่เส้นก็เพียงพอแล้ว) จากเส้นป้อนอื่น ๆ และพื้นผิวโลหะทุกชนิด ทำไมต้องใช้คู่ - ตะกั่ว? โดยทั่วไปมีการสูญเสียต่ำกว่าการเล้าโลมดังนั้นจึงเป็นทางเลือกที่ดีกว่าเมื่อสัญญาณสูญเสียเป็นข้อพิจารณาที่สำคัญ



บทแนะนำสายส่งสำหรับผู้เริ่มต้น (ที่มา: AT&T)



Skin Effect คืออะไร?
สูงกว่าประมาณ 1 kHz กระแสไฟฟ้ากระแสสลับจะไหลในชั้นที่บางมากขึ้นเรื่อย ๆ ตามพื้นผิวของตัวนำ นี้เป็น ผลกระทบทางผิวหนัง. เกิดขึ้นเนื่องจากกระแสวนภายในตัวนำสร้างสนามแม่เหล็กที่ดันกระแสไปที่ผิวด้านนอกของตัวนำ ที่ 1 MHz ในทองแดงกระแสส่วนใหญ่ถูก จำกัด ไว้ที่ด้านนอกของตัวนำ 0.1 มม. และ 1 GHz กระแสจะถูกบีบลงในชั้นที่หนาเพียงไม่กี่ µm


อ่านเพิ่มเติม: DIY ที่เรียบง่ายและประหยัด - วิธีสร้างเครื่องส่งสัญญาณ FM

2) ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนและการส่งผ่าน


ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนเป็นเศษส่วนของสัญญาณตกกระทบที่สะท้อนกลับมาจากความไม่ตรงกัน ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนจะแสดงเป็นρหรือΓ แต่สัญลักษณ์เหล่านี้อาจใช้แทน VSWR ได้ เกี่ยวข้องโดยตรงกับ VSWR โดย




 | Γ | = (VSWR - 1) / (VSWR + 1) (ก)

รูปนั่นคือเศษส่วนของสัญญาณที่สะท้อนกลับโดยอิมพีแดนซ์ของโหลดและบางครั้งแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์


สำหรับการจับคู่ที่สมบูรณ์แบบไม่มีสัญญาณใด ๆ สะท้อนจากโหลด (กล่าวคือถูกดูดซับทั้งหมด) ดังนั้นค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนจึงเป็นศูนย์ 


สำหรับวงจรเปิดหรือลัดวงจรสัญญาณทั้งหมดจะสะท้อนกลับดังนั้นค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนในทั้งสองกรณีคือ 1 โปรดทราบว่าการสนทนานี้เกี่ยวข้องกับขนาดของค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนเท่านั้น  


Γมีมุมเฟสที่เกี่ยวข้องเช่นกันซึ่งแยกความแตกต่างระหว่างไฟฟ้าลัดวงจรและวงจรเปิดรวมถึงสถานะทั้งหมดที่อยู่ระหว่าง 


ตัวอย่างเช่นการสะท้อนจากวงจรเปิดส่งผลให้มุมเฟส 0 องศาระหว่างเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นและคลื่นสะท้อนซึ่งหมายความว่าสัญญาณสะท้อนจะเพิ่มในเฟสด้วยสัญญาณขาเข้าที่ตำแหน่งวงจรเปิด กล่าวคือแอมพลิจูดของคลื่นนิ่งเป็นสองเท่าของคลื่นที่เข้ามา 


ในทางตรงกันข้ามการลัดวงจรส่งผลให้มุมเฟส 180 องศาระหว่างเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นและสัญญาณสะท้อนซึ่งหมายความว่าสัญญาณที่สะท้อนอยู่ตรงข้ามในเฟสกับสัญญาณขาเข้าดังนั้นแอมพลิจูดของพวกมันจึงลบออกทำให้เป็นศูนย์ สิ่งนี้สามารถเห็นได้ในรูปที่ 1a และ b

ในกรณีที่ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนเป็นเศษส่วนของสัญญาณตกกระทบที่สะท้อนกลับมาจากความต้านทานที่ไม่ตรงกันในวงจรหรือสายส่งค่าสัมประสิทธิ์การส่งสัญญาณคือเศษส่วนของสัญญาณตกกระทบที่ปรากฏที่เอาต์พุต 


มันเป็นฟังก์ชันของสัญญาณที่สะท้อนให้เห็นเช่นเดียวกับการโต้ตอบภายในวงจร มีแอมพลิจูดและเฟสที่สอดคล้องกันเช่นกัน




3) การสูญเสียผลตอบแทนและการสูญเสียการแทรกคืออะไร?

การสูญเสียผลตอบแทนคืออัตราส่วนของระดับพลังงานของสัญญาณสะท้อนกับระดับพลังงานของสัญญาณอินพุตที่แสดงเป็นเดซิเบล (dB) กล่าวคือ

RL (เดซิเบล) = 10 log10 Pi / Pr (B)

รูปที่ 2. ส่งคืนการสูญเสียและการสูญเสียการแทรกในวงจรหรือสายส่งแบบไม่สูญเสีย

ในรูปที่ 2 สัญญาณ 0-dBm, Pi ถูกนำไปใช้กับสายส่ง กำลังสะท้อน Pr จะแสดงเป็น −10 dBm และการสูญเสียผลตอบแทนคือ 10 dB ค่าที่สูงกว่าการจับคู่ก็จะดีกว่านั่นคือสำหรับการจับคู่ที่สมบูรณ์แบบผลตอบแทนที่เสียไปตามหลักการแล้วคือ∞ แต่การสูญเสียผลตอบแทน 35 ถึง 45 dB มักจะถือว่าเป็นการจับคู่ที่ดี ในทำนองเดียวกันสำหรับวงจรเปิดหรือไฟฟ้าลัดวงจรกำลังตกกระทบจะสะท้อนกลับ การสูญเสียผลตอบแทนสำหรับกรณีเหล่านี้คือ 0 dB

การสูญเสียการแทรกคืออัตราส่วนของระดับพลังงานของสัญญาณที่ส่งต่อระดับพลังงานของสัญญาณอินพุตที่แสดงเป็นเดซิเบล (dB) กล่าวคือ

IL (เดซิเบล) = 10 log10 Pi / Pt (C)

Pi = Pt + Pr; Pt / Pi + Pr / Pi = 1                                                                            

อ้างถึงรูปที่ 2 Pr ของ -10 dBm หมายความว่า 10 เปอร์เซ็นต์ของกำลังตกกระทบจะสะท้อนออกมา หากวงจรหรือสายส่งไม่มีการสูญเสีย 90 เปอร์เซ็นต์ของกำลังตกกระทบจะถูกส่ง การสูญเสียการแทรกจึงอยู่ที่ประมาณ 0.5 dB ส่งผลให้กำลังส่ง -0.5 dBm หากมีการสูญเสียภายในการสูญเสียการแทรกจะมากกว่า



กลับ

4) S-parameters คืออะไร?


รูป. การแสดงพารามิเตอร์ S ของวงจรไมโครเวฟสองพอร์ต

การใช้พารามิเตอร์ S ทำให้ประสิทธิภาพ RF ของวงจรสามารถจำแนกได้อย่างสมบูรณ์โดยไม่จำเป็นต้องรู้องค์ประกอบภายใน เพื่อจุดประสงค์เหล่านี้วงจรนี้มักเรียกกันว่า "กล่องดำ" ส่วนประกอบภายในสามารถใช้งานได้ (เช่นแอมพลิฟายเออร์) หรือพาสซีฟ ข้อกำหนดเพียงอย่างเดียวคือพารามิเตอร์ S ถูกกำหนดสำหรับความถี่และเงื่อนไขทั้งหมด (เช่นอุณหภูมิอคติแอมพลิฟายเออร์) ที่สนใจและวงจรเป็นแบบเส้นตรง (กล่าวคือเอาต์พุตเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอินพุต) รูปที่ 3 เป็นการแสดงวงจรไมโครเวฟอย่างง่ายที่มีหนึ่งอินพุตและหนึ่งเอาต์พุต (เรียกว่าพอร์ต) แต่ละพอร์ตมีสัญญาณเหตุการณ์ (a) และสัญญาณสะท้อน (b) เมื่อทราบพารามิเตอร์ S (เช่น S11, S21, S12, S22) ของวงจรนี้เราสามารถกำหนดผลกระทบต่อระบบใด ๆ ที่ติดตั้งได้

พารามิเตอร์ S ถูกกำหนดโดยการวัดภายใต้สภาวะควบคุม การใช้อุปกรณ์ทดสอบพิเศษที่เรียกว่าเครื่องวิเคราะห์เครือข่ายสัญญาณ (a1) จะถูกป้อนเข้าในพอร์ต 1 โดยพอร์ต 2 สิ้นสุดลงในระบบที่มีอิมพีแดนซ์ควบคุม (โดยทั่วไปคือ 50 โอห์ม) เครื่องวิเคราะห์จะวัดและบันทึก a1, b1 และ b2 ไปพร้อม ๆ กัน (a2 = 0) จากนั้นกระบวนการจะกลับด้านกล่าวคือด้วยสัญญาณ (a2) อินพุตไปยังพอร์ต 2 เครื่องวิเคราะห์จะวัด a2, b2 และ b1 (a1 = 0) ในรูปแบบที่ง่ายที่สุดตัววิเคราะห์เครือข่ายจะวัดเฉพาะแอมพลิจูดของสัญญาณเหล่านี้ สิ่งนี้เรียกว่าตัววิเคราะห์เครือข่ายสเกลาร์และเพียงพอสำหรับการกำหนดปริมาณเช่น VSWR, RL และ IL อย่างไรก็ตามสำหรับการระบุลักษณะวงจรที่สมบูรณ์จำเป็นต้องมีเฟสเช่นกันและต้องใช้ตัววิเคราะห์เครือข่ายเวกเตอร์ พารามิเตอร์ S ถูกกำหนดโดยความสัมพันธ์ต่อไปนี้:

S11 = b1 / a1; S21 = b2 / a1; S22 = b2 / a2; S12 = b1 / a2 (D)

S11 และ S22 เป็นค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนของพอร์ตอินพุตและเอาต์พุตของวงจรตามลำดับ ในขณะที่ S21 และ S12 เป็นสัมประสิทธิ์การส่งผ่านไปข้างหน้าและถอยหลังของวงจร RL เกี่ยวข้องกับค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนโดยความสัมพันธ์

RLPort 1 (dB) = -20 log10 | S11 | และ RLPort 2 (dB) = -20 log10 | S22 | (จ)

IL เกี่ยวข้องกับค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านวงจรโดยความสัมพันธ์

IL จากพอร์ต 1 ถึงพอร์ต 2 (dB) = -20 log10 | S21 | และ IL จากพอร์ต 2 ถึงพอร์ต 1 (dB) = -20 log10 | S12 | (ฉ)

การแสดงนี้สามารถขยายไปยังวงจรไมโครเวฟที่มีจำนวนพอร์ตโดยพลการ จำนวนพารามิเตอร์ S เพิ่มขึ้นตามกำลังสองของจำนวนพอร์ตดังนั้นคณิตศาสตร์จึงมีส่วนเกี่ยวข้องมากขึ้น แต่สามารถจัดการได้โดยใช้พีชคณิตเมทริกซ์


5) Impedance-Matching คืออะไร?

อิมพีแดนซ์ถูกต่อต้านโดยพลังงานไฟฟ้าเมื่อมันเคลื่อนที่ออกจากแหล่งกำเนิด  


การซิงโครไนซ์โหลดและอิมพีแดนซ์ต้นทางจะยกเลิกเอฟเฟกต์ที่นำไปสู่การถ่ายโอนพลังงานสูงสุด 


สิ่งนี้เรียกว่าทฤษฎีบทการถ่ายโอนกำลังสูงสุด: ทฤษฎีบทการถ่ายโอนกำลังสูงสุดมีความสำคัญอย่างยิ่งในชุดประกอบการส่งคลื่นความถี่วิทยุและโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการตั้งค่าเสาอากาศ RF



การจับคู่อิมพีแดนซ์มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำงานอย่างมีประสิทธิภาพของการตั้งค่า RF ที่คุณต้องการย้ายแรงดันไฟฟ้าและพลังงานอย่างเหมาะสม ในการออกแบบ RF การจับคู่อิมพีแดนซ์ต้นทางและโหลดจะช่วยเพิ่มการส่งพลังงาน RF ให้สูงสุด เสาอากาศจะรับการถ่ายโอนพลังงานสูงสุดหรือเหมาะสมที่สุดโดยที่อิมพีแดนซ์จับคู่กับอิมพีแดนซ์เอาท์พุตของแหล่งส่ง

อิมพีแดนซ์ 50Ohm เป็นมาตรฐานสำหรับการออกแบบระบบ RF และส่วนประกอบส่วนใหญ่ สายโคแอกเซียลที่รองรับการเชื่อมต่อในแอพพลิเคชั่น RF ที่หลากหลายมีอิมพีแดนซ์ทั่วไปที่ 50 โอห์ม การวิจัย RF ที่ดำเนินการในช่วงทศวรรษที่ 1920 พบว่าความต้านทานที่เหมาะสมสำหรับการถ่ายโอนสัญญาณ RF จะอยู่ระหว่าง 30 ถึง 60 โอห์มขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าและการถ่ายโอนพลังงาน การมีอิมพีแดนซ์ที่ค่อนข้างได้มาตรฐานช่วยให้สามารถจับคู่ระหว่างสายเคเบิลและส่วนประกอบต่างๆเช่นเสาอากาศ WiFi หรือบลูทู ธ ซีบีเอส และตัวลดทอนสัญญาณ เสาอากาศหลักหลายประเภทมีความต้านทาน 50 โอห์มรวมถึง ZigBee GSM GPS และ LoRa

ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อน - Wikipedia

ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อน - ที่มา: Wikipedia


ความต้านทานที่ไม่ตรงกันจะนำไปสู่แรงดันไฟฟ้าและการสะท้อนของกระแสและในการตั้งค่า RF หมายความว่ากำลังของสัญญาณจะสะท้อนกลับไปยังแหล่งที่มาซึ่งเป็นสัดส่วนตามระดับความไม่ตรงกัน สิ่งนี้สามารถระบุได้โดยใช้ Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) ซึ่งเป็นการวัดประสิทธิภาพของการถ่ายโอนพลังงาน RF จากแหล่งกำเนิดไปยังโหลดเช่นเสาอากาศ

ความไม่ตรงกันระหว่างอิมพีแดนซ์ต้นทางและโหลดเช่นเสาอากาศ 75 โอห์มและสายโคแอ็กซ์ 50 โอห์มสามารถเอาชนะได้โดยใช้อุปกรณ์จับคู่อิมพีแดนซ์หลายชนิดเช่นตัวต้านทานแบบอนุกรมหม้อแปลงแผ่นจับคู่อิมพีแดนซ์ที่ติดตั้งบนพื้นผิวหรือตัวรับสัญญาณเสาอากาศ

ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์การจับคู่อิมพีแดนซ์เกี่ยวข้องกับการสร้างหรือเปลี่ยนแปลงวงจรหรือแอพพลิเคชั่นอิเล็กทรอนิกส์หรือส่วนประกอบที่ตั้งค่าเพื่อให้อิมพีแดนซ์ของโหลดไฟฟ้าตรงกับอิมพีแดนซ์ของกำลังหรือแหล่งขับ วงจรได้รับการออกแบบหรือเปลี่ยนเกียร์เพื่อให้อิมพีแดนซ์ปรากฏเหมือนกัน




เมื่อดูระบบที่มีสายส่งจำเป็นต้องเข้าใจแหล่งที่มาสายส่ง / ตัวป้อนและตัวโหลดทั้งหมดมีความต้านทานลักษณะ 50Ωเป็นมาตรฐานที่พบบ่อยมากสำหรับการใช้งาน RF แม้ว่าบางครั้งอาจมีอิมพีแดนซ์อื่น ๆ เกิดขึ้นในบางระบบ


เพื่อให้ได้รับการถ่ายโอนพลังงานสูงสุดจากแหล่งที่มาไปยังสายส่งหรือสายส่งไปยังโหลดไม่ว่าจะเป็นตัวต้านทานอินพุตไปยังระบบอื่นหรือเสาอากาศระดับอิมพีแดนซ์จะต้องตรงกัน

กล่าวอีกนัยหนึ่งสำหรับระบบ50Ωแหล่งที่มาหรือตัวกำเนิดสัญญาณต้องมีความต้านทานแหล่งที่มาของ50Ωสายส่งต้องเป็น50Ωและต้องโหลด



ปัญหาเกิดขึ้นเมื่อไฟฟ้าถูกโอนเข้าสู่สายส่งหรืออุปกรณ์ป้อนและเคลื่อนที่ไปยังโหลด หากมีความไม่ตรงกันเช่นโหลดความต้านทานไม่ตรงกับสายส่งก็ไม่สามารถถ่ายโอนพลังงานทั้งหมดได้


เนื่องจากพลังงานไม่สามารถหายไปได้พลังที่ไม่ได้ถ่ายโอนลงในโหลดจะต้องไปที่ใดที่หนึ่งและส่งกลับไปตามสายส่งกลับไปยังแหล่งกำเนิด



เมื่อเกิดเหตุการณ์นี้แรงดันและกระแสของคลื่นไปข้างหน้าและคลื่นสะท้อนในตัวป้อนจะเพิ่มหรือลบที่จุดต่าง ๆ ตามตัวป้อนตามเฟส ด้วยวิธีนี้คลื่นตั้งอยู่จะถูกจัดตั้งขึ้น


วิธีที่เกิดผลกระทบสามารถแสดงให้เห็นได้ด้วยความยาวของเชือก หากปลายด้านหนึ่งว่างซ้ายและอีกปลายหนึ่งขยับขึ้นลงการเคลื่อนไหวของคลื่นสามารถมองเห็นได้เพื่อเลื่อนลงไปตามเชือก อย่างไรก็ตามหากปลายด้านใดด้านหนึ่งได้รับการแก้ไขการเคลื่อนไหวของคลื่นนิ่งจะถูกตั้งค่าและสามารถเห็นการสั่นสะเทือนขั้นต่ำและสูงสุดได้


เมื่อความต้านทานโหลดต่ำกว่าแรงดันอิมพีแดนซ์ของตัวป้อนและขนาดกระแสไฟฟ้าจะถูกตั้งค่า ที่นี่กระแสรวมที่จุดโหลดสูงกว่าของเส้นที่จับคู่อย่างสมบูรณ์ในขณะที่แรงดันไฟฟ้าน้อยกว่า



ค่าของกระแสและแรงดันตามตัวป้อนจะแตกต่างกันไปตามตัวป้อน สำหรับค่าที่สะท้อนพลังงานรูปคลื่นขนาดเล็กเกือบจะเป็นไซน์ แต่สำหรับค่าที่มากกว่านั้นมันจะกลายเป็นเหมือนคลื่นเต็มรูปแบบที่แก้ไขคลื่นไซน์ รูปคลื่นนี้ประกอบด้วยแรงดันและกระแสจากกำลังไปข้างหน้าบวกแรงดันและกระแสจากกำลังที่สะท้อน



ที่ระยะหนึ่งในสี่ของความยาวคลื่นจากการโหลดแรงดันไฟฟ้าที่รวมกันจะถึงค่าสูงสุดในขณะที่กระแสไฟฟ้าอยู่ในระดับต่ำสุด ที่ระยะครึ่งความยาวคลื่นจากโหลดแรงดันและกระแสจะเหมือนกับโหลด

สถานการณ์ที่คล้ายกันเกิดขึ้นเมื่อความต้านทานโหลดมากกว่าความต้านทานของตัวป้อน แต่เวลานี้แรงดันไฟฟ้าทั้งหมดที่โหลดสูงกว่าค่าของเส้นที่จับคู่อย่างสมบูรณ์ แรงดันไฟฟ้ามาถึงขั้นต่ำที่ระยะทางหนึ่งในสี่ของความยาวคลื่นจากโหลดและกระแสสูงสุดที่ อย่างไรก็ตามที่ระยะทางครึ่งคลื่นจากโหลดแรงดันและกระแสจะเหมือนกับโหลด



จากนั้นเมื่อมีวงจรเปิดวางไว้ที่ส่วนท้ายของบรรทัดรูปแบบคลื่นนิ่งสำหรับตัวป้อนจะคล้ายกับวงจรลัด แต่ด้วยแรงดันและรูปแบบกระแสกลับด้าน



กลับ


6) พลังงานสะท้อนแสงคืออะไร?
เมื่อคลื่นที่ส่งมากระทบขอบเขตเช่นระหว่างสายส่งและโหลดแบบไม่สูญเสีย (ดูรูปที่ 1 ด้านล่าง) พลังงานบางส่วนจะถูกส่งไปยังโหลดและบางส่วนจะสะท้อนออกมา ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนสัมพันธ์กับคลื่นที่เข้ามาและสะท้อนกลับเป็น:

Γ = V- / V + (สมการ 1)

โดยที่ V- คือคลื่นที่สะท้อนกลับและ V + เป็นคลื่นที่เข้ามา VSWR เกี่ยวข้องกับขนาดของสัมประสิทธิ์การสะท้อนแรงดันไฟฟ้า (reflection) โดย:

VSWR = (1 + | Γ |) / (1 - | Γ |) (สมการ 2)


รูปที่ 1. วงจรสายส่งแสดงขอบเขตของความต้านทานที่ไม่ตรงกันระหว่างสายส่งและโหลด การสะท้อนเกิดขึ้นที่ขอบเขตที่กำหนดโดยΓ คลื่นตกกระทบคือ V + และคลื่นสะท้อนแสงคือ V-


VSWR สามารถวัดได้โดยตรงด้วยเครื่องวัด SWR เครื่องมือทดสอบ RF เช่นเครื่องวิเคราะห์เครือข่ายแบบเวกเตอร์ (VNA) สามารถใช้วัดค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนของอินพุตพอร์ต (S11) และพอร์ตเอาต์พุต (S22) S11 และ S22 เทียบเท่ากับΓที่พอร์ตอินพุตและเอาต์พุตตามลำดับ VNA ที่มีโหมดคณิตศาสตร์สามารถคำนวณและแสดงค่า VSWR ที่ได้โดยตรง


การสูญเสียย้อนกลับที่พอร์ตอินพุตและเอาต์พุตสามารถคำนวณได้จากสัมประสิทธิ์การสะท้อน, S11 หรือ S22 ดังนี้:


RLIN = 20log10 | S11 | เดซิเบล (สมการ 3)

RLOUT = 20log10 | S22 | เดซิเบล (Eq.4)


ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนถูกคำนวณจากความต้านทานลักษณะของสายส่งและความต้านทานโหลดดังนี้:


Γ = (ZL - ZO) / (ZL ​​+ ZO) (Eq.5)


โดยที่ ZL คืออิมพีแดนซ์ของโหลดและ ZO คืออิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะของสายส่ง (รูปที่ 1)


VSWR ยังสามารถแสดงออกในรูปของ ZL และ ZO การแทนที่สมการ 5 เป็นสมการ 2 เราได้รับ:


VSWR = [1 + | (ZL - ZO) / (ZL ​​+ ZO) |] / [1 - | (ZL - ZO) / (ZL ​​+ ZO) |] = (ZL + ZO + | ZL - ZO |) / (ZL + ZO - | ZL - ZO |)


สำหรับ ZL> ZO, | ZL - ZO | = ZL - ZO


ดังนั้น:


VSWR = (ZL + ZO + ZL - ZO) / (ZL ​​+ ZO - ZL + ZO) = ZL / ZO (ป.อ. 6)
สำหรับ ZL <ZO, | ZL - ZO | = ZO - ZL


ดังนั้น:


VSWR = (ZL + ZO + ZO - ZL) / (ZL ​​+ ZO - ZO + ZL) = ZO / ZL (ฎ. 7)


เราตั้งข้อสังเกตข้างต้นว่า VSWR เป็นข้อกำหนดที่กำหนดในรูปแบบอัตราส่วนเทียบกับ 1 เป็นตัวอย่าง 1.5: 1 มีสองกรณีพิเศษของ VSWR, ∞: 1 และ 1: 1 อัตราส่วนของอินฟินิตี้ต่อหนึ่งเกิดขึ้นเมื่อโหลดเป็นวงจรเปิด อัตราส่วนของ 1: 1 เกิดขึ้นเมื่อโหลดสอดคล้องกับความต้านทานลักษณะสายส่ง


VSWR ถูกกำหนดจากคลื่นนิ่งที่เกิดขึ้นบนสายส่งเองโดย:


VSWR = | VMAX | / | VMIN | (ฎ. 8)

โดยที่ VMAX เป็นแอมพลิจูดสูงสุดและ VMIN เป็นแอมพลิจูดขั้นต่ำของคลื่นนิ่ง ด้วยคลื่นที่กำหนดสองคลื่นสูงสุดค่าสูงสุดนี้เกิดขึ้นจากสัญญาณรบกวนเชิงสร้างสรรค์ระหว่างคลื่นขาเข้าและคลื่นสะท้อน ดังนั้น:


VMAX = V + + V- (สมการ 9)


เพื่อการรบกวนที่สร้างสรรค์สูงสุด แอมพลิจูดต่ำสุดเกิดขึ้นพร้อมกับสัญญาณรบกวนแบบแยกโครงสร้างหรือ:

VMIN = V + - V- (สมการ 10)


การแทนสมการ 9 และ 10 ให้เป็นสมการ 8 ให้ผลตอบแทน


VSWR = | VMAX | / | VMIN | = (V + + V -) / (V + - V-) (ฎ. 11)

แทนสมการ 1 ลงในสมการ 11 เราได้รับ:


VSWR = V + (1 + | Γ |) / (V + (1 - | Γ |) = (1 + | Γ |) / (1 - | Γ |) (Eq. 12)


สมการ 12 คือสมการ 2 ที่ระบุไว้ในตอนต้นของบทความนี้


กลับ


4. VSWR Calculator: วิธีคำนวณ VSWR? 


ส่วนประกอบแรงดันไฟฟ้าของคลื่นนิ่งในสายส่งสม่ำเสมอประกอบด้วยคลื่นไปข้างหน้า (ที่มีแอมพลิจูด Vf) ซ้อนทับบนคลื่นสะท้อน (ที่มีแอมพลิจูด Vr) การสะท้อนกลับเกิดขึ้นเนื่องจากความไม่ต่อเนื่องเช่นความไม่สมบูรณ์ในสายส่งที่สม่ำเสมอหรือเมื่อสายส่งถูกยกเลิกด้วยอิมพีแดนซ์ลักษณะอื่น


หากคุณสนใจที่จะพิจารณาประสิทธิภาพของเสาอากาศควรวัด VSWR ที่ขั้วเสาอากาศด้วยตัวเองแทนที่จะเป็นที่เอาท์พุทของเครื่องส่งสัญญาณ เนื่องจากการสูญเสียโอห์มมิกในสายเคเบิลการส่งสัญญาณภาพลวงตาจะถูกสร้างขึ้นจากการมี VSWR ของเสาอากาศที่ดีกว่า แต่นั่นเป็นเพียงเพราะการสูญเสียเหล่านี้ทำให้ผลกระทบของการสะท้อนอย่างฉับพลันที่ขั้วเสาอากาศ

เนื่องจากโดยปกติเสาอากาศจะอยู่ห่างจากเครื่องส่งสัญญาณจึงต้องใช้สายป้อนเพื่อถ่ายโอนพลังงานระหว่างทั้งสอง หากสายป้อนไม่มีการสูญเสียและตรงกับทั้งอิมพีแดนซ์เอาท์พุตของเครื่องส่งและอิมพีแดนซ์อินพุตของเสาอากาศพลังงานสูงสุดจะถูกส่งไปยังเสาอากาศ ในกรณีนี้ VSWR จะเป็น 1: 1 และแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าจะคงที่ตลอดความยาวทั้งหมดของสายป้อน


1) การคำนวณ VSWR

การสูญเสียผลตอบแทนเป็นหน่วยวัดในหน่วย dB ของอัตราส่วนของกำลังในคลื่นที่ตกกระทบกับคลื่นที่สะท้อนกลับและเรากำหนดให้มีค่าเป็นลบ


การสูญเสียกลับ = 10 log (Pr / Pi) = 20 log (Er / Ei)

ตัวอย่างเช่นหากโหลดมีการสูญเสียผลตอบแทน -10 dB พลังตกกระทบ 1/10 จะสะท้อนให้เห็น การสูญเสียผลตอบแทนที่สูงขึ้นพลังงานจะสูญเสียไป

สิ่งที่น่าสนใจมากคือการสูญเสียที่ไม่ตรงกัน นี่คือการวัดว่ากำลังส่งลดลงเนื่องจากการสะท้อนกลับมากเพียงใด ได้รับจากความสัมพันธ์ต่อไปนี้:


การสูญเสียที่ไม่ตรงกัน = 10 บันทึก (1 -p2)


ตัวอย่างเช่นจากตาราง # 1 เสาอากาศที่มี VSWR เป็น 2: 1 จะมีค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อน 0.333 การสูญเสียที่ไม่ตรงกันที่ -0.51 dB และการสูญเสียผลตอบแทน -9.54 dB (11% ของกำลังเครื่องส่งสัญญาณสะท้อนกลับ )


2) แผนภูมิการคำนวณ VSWR ฟรี


นี่คือแผนภูมิการคำนวณ VSWR อย่างง่าย 


จำไว้เสมอว่า VSWR ควรเป็นตัวเลขที่มากกว่า 1.0


VSWR ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อน (Γ) สะท้อนแสง (%) การสูญเสียแรงดันไฟฟ้า
กำลังสะท้อน (dB)
การสูญเสียกลับ
การสูญเสียที่ไม่ตรงกัน (dB)
1
0.00 0.00 0 - อินฟินิตี้ ความไม่มีที่สิ้นสุด 0.00
1.15
0.070 0.5 7.0 -23.13 23.13 0.021
1.25 0.111 1.2 11.1 -19.08 19.08 0.054
1.5
0.200 4.0 20.0 -13.98 13.98 0.177
1.75 0.273 7.4 273.
-11.73 11.29 0.336
1.9 0.310
9.6 31.6 -10.16 10.16 0.440
2.0 0.333 11.1
33.3 -9.54 9.540 0.512
2.5 0.429 18.4 42.9 -7.36 7.360 0.881
3.0 0.500 25.0 50.0 -6.02 6.021 1.249
3.5
0.555 30.9 55.5 -5.11 5.105 1.603
4.0
0.600 36.0 60.0 -4.44
4.437 1.938
4.5
0.636 40.5 63.6 -3.93

3.926

2.255
5.0 0.666 44.4 66.6 -3.52 3.522 2.553
10 0.818 66.9 81.8 -1.74 1.743 4.807
20 0.905 81.9 90.5 -0.87 0.8693 7.413
100 0.980 96.1 98.0 -0.17 0.1737 14.066
... ... ... ... ... ...
...


100
100


การอ่านพิเศษ: VSWR ในเสาอากาศ



อัตราส่วนคลื่นนิ่งของแรงดันไฟฟ้า (VSWR) เป็นตัวบ่งชี้ปริมาณความไม่ตรงกันระหว่างเสาอากาศและสายป้อนที่เชื่อมต่อกับเสาอากาศ สิ่งนี้เรียกอีกอย่างว่าอัตราส่วนคลื่นนิ่ง (SWR) ช่วงของค่า VSWR คือตั้งแต่ 1 ถึง∞ 


ค่า VSWR ต่ำกว่า 2 ถือว่าเหมาะสำหรับการใช้งานเสาอากาศส่วนใหญ่ เสาอากาศสามารถอธิบายได้ว่ามี "การจับคู่ที่ดี" ดังนั้นเมื่อมีคนบอกว่าเสาอากาศจับคู่ได้ไม่ดีบ่อยครั้งก็หมายความว่าค่า VSWR เกิน 2 สำหรับความถี่ที่น่าสนใจ 


การสูญเสียผลตอบแทนเป็นข้อกำหนดอื่นที่น่าสนใจและครอบคลุมรายละเอียดเพิ่มเติมในส่วนทฤษฎีเสาอากาศ การแปลงที่จำเป็นโดยทั่วไปอยู่ระหว่างการสูญเสียผลตอบแทนและ VSWR และค่าบางค่าจะแสดงเป็นตารางในแผนภูมิพร้อมกับกราฟของค่าเหล่านี้เพื่อการอ้างอิงอย่างรวดเร็ว


การคำนวณเหล่านี้มาจากไหน? เริ่มต้นด้วยสูตรสำหรับ VSWR:



หากเราสลับสูตรนี้เราสามารถคำนวณค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนกลับ (หรือการสูญเสียผลตอบแทน s11) จาก VSWR:



ตอนนี้ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนนี้ถูกกำหนดในรูปของแรงดันไฟฟ้า เราอยากรู้จริงๆว่ากำลังสะท้อนพลังขนาดไหน นี่จะเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของแรงดันไฟฟ้า (V ^ 2) ดังนั้นพลังสะท้อนเป็นเปอร์เซ็นต์จะเป็น:



เราสามารถแปลงพลังสะท้อนกลับเป็นเดซิเบลได้ง่ายๆ:



ในที่สุดพลังงานจะสะท้อนหรือส่งไปยังเสาอากาศ จำนวนเงินที่ส่งไปยังเสาอากาศเขียนว่า () และเป็นเพียง (1- ^ 2) สิ่งนี้เรียกว่าการสูญเสียที่ไม่ตรงกัน นี่คือจำนวนพลังงานที่สูญเสียไปเนื่องจากความต้านทานไม่ตรงกันและเราสามารถคำนวณได้ค่อนข้างง่าย:



และนั่นคือทั้งหมดที่เราต้องรู้เพื่อกลับไปกลับมาระหว่าง VSWR, s11 / การสูญเสียผลตอบแทนและการสูญเสียที่ไม่ตรงกัน ฉันหวังว่าคุณจะมีช่วงเวลาที่ดีมากที่สุดเท่าที่ฉันเคยมีมา


ตารางการแปลง - dBm เป็น dBW และ W (วัตต์)

ในตารางนี้เรานำเสนอว่าค่ากำลังไฟฟ้าในหน่วย dBm, dBW และ Watt (W) สอดคล้องกันอย่างไร

กำลัง (dBm)
กำลัง (dBW)
กำลังไฟฟ้า ((W) วัตต์)
100 
70 
10 MW
90 
60 
1 MW
80 
50 
100 กิโลวัตต์
70 
40 
10 กิโลวัตต์
60 
30 
1 กิโลวัตต์
50 
20 
W 100
40 
10 
W 10
30  
0
W 1
20 
-10 
mW 100
10 
-20 
mW 10

-30 
mW 1
-10 
-40 
100 ไมโครวัตต์
-20 
-50 
10 ไมโครวัตต์
-30 
-60 
1 ไมโครวัตต์
-40 
-70 
100 nW
-50 
-80 
10 nW
-60 
-90 
1 nW
-70 
-100 
100 pW
-80 
-110 
10 pW
-90 
-120 
1 pW
-100 
-130 
0.1 pW
-∞ 
-∞ 
W 0
ที่:
dBm = เดซิเบล - มิลลิวัตต์
dBW = เดซิเบล - วัตต์
MW = เมกะวัตต์
KW = กิโลวัตต์
W = วัตต์
mW = มิลลิวัตต์
μW = ไมโครวัตต์
nW = นาโนวัตต์
pW = พิโควัตต์


กลับ


3) สูตร VSWR

โปรแกรมนี้เป็นแอพเพล็ตสำหรับคำนวณ Voltage Standing Wave Ratio (VSWR)

เมื่อตั้งค่าระบบเสาอากาศและเครื่องส่งสัญญาณเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องหลีกเลี่ยงความต้านทานที่ไม่ตรงกับที่ใดก็ได้ในระบบ ความไม่ตรงกันใด ๆ หมายถึงสัดส่วนของคลื่นเอาท์พุทที่สะท้อนกลับไปยังตัวส่งสัญญาณและระบบจะไม่มีประสิทธิภาพ ความไม่ตรงกันสามารถเกิดขึ้นได้ที่การเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ต่าง ๆ เช่นเครื่องส่งสัญญาณเคเบิลและเสาอากาศ เสาอากาศมีอิมพีแดนซ์ซึ่งโดยทั่วไปคือ 50 โอห์ม (เมื่อเสาอากาศมีขนาดที่ถูกต้อง) เมื่อมีการสะท้อนเกิดขึ้นจะเกิดคลื่นยืนในสายเคเบิล


สูตร VSWR และค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อน:

สมการที่ 1
ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนΓถูกกำหนดเป็น
สมการที่ 2
VSWR หรืออัตราส่วนคลื่นยืนของแรงดันไฟฟ้า
สูตร
สูตร

พิสัย
ZL = ค่าเป็นโอห์มของการโหลด (โดยทั่วไปคือเสาอากาศ)
Zo = ความต้านทานลักษณะของสายส่งเป็นโอห์ม
ซิกม่า

ระบุว่าρจะแตกต่างกันตั้งแต่ 0 ถึง 1 ค่าที่คำนวณได้สำหรับ VSWR จะอยู่ระหว่าง 1 ถึงไม่ จำกัด

ค่าที่คำนวณ
ระหว่าง -1 ≦Γ≦ 1.
ค่าที่คำนวณ
อัตราส่วน 1 หรือ 1: 1
เมื่อค่าเป็น“ -1”
หมายถึงการสะท้อน 100% เกิดขึ้นและไม่มีการถ่ายโอนพลังงานไปยังโหลด คลื่นสะท้อนกลับอยู่ที่ 180 องศานอกเฟส (กลับด้าน) กับคลื่นตกกระทบ
ด้วยวงจรเปิด

นี่คือสภาพวงจรเปิดที่ไม่มีเสาอากาศเชื่อมต่อ หมายความว่า ZL ไม่มีที่สิ้นสุดและเงื่อนไข Zo จะหายไปใน Eq.1 โดยให้Γ = 1 (การสะท้อน 100%) และρ = 1


ไม่มีการถ่ายโอนพลังงานและ VSWR จะไม่มีที่สิ้นสุด
เมื่อค่าเป็น“ 1”
หมายถึงการสะท้อน 100% เกิดขึ้นและไม่มีการถ่ายโอนพลังงานไปยังโหลด คลื่นสะท้อนนั้นอยู่ในเฟสเดียวกับคลื่นตกกระทบ
ด้วยไฟฟ้าลัดวงจร

ลองนึกภาพปลายสายมีไฟฟ้าลัดวงจร หมายความว่า ZL คือ 0 และ Eq.1 จะคำนวณΓ = -1 และρ = 1


ไม่มีการถ่ายโอนพลังงานและ VSWR ไม่มีที่สิ้นสุด
เมื่อค่าเป็น“ 0”
หมายถึงไม่มีการสะท้อนเกิดขึ้นและพลังงานทั้งหมดถูกถ่ายโอนไปยังโหลด (ในอุดมคติ)
ด้วยเสาอากาศที่จับคู่อย่างถูกต้อง
เมื่อเชื่อมต่อเสาอากาศที่ตรงกันอย่างถูกต้องพลังงานทั้งหมดจะถูกถ่ายโอนไปยังเสาอากาศและจะถูกแปลงเป็นรังสี ZL คือ 50 โอห์มและ Eq.1 จะคำนวณΓให้เป็นศูนย์ VSWR จึงจะเท่ากับ 1
N / A N / A ด้วยเสาอากาศที่จับคู่ไม่ถูกต้อง
เมื่อเชื่อมต่อเสาอากาศที่จับคู่ไม่ถูกต้องความต้านทานจะไม่เป็น 50 โอห์มอีกต่อไปและเกิดความไม่ตรงกันของอิมพีแดนซ์และส่วนหนึ่งของพลังงานจะสะท้อนกลับมา ปริมาณพลังงานที่สะท้อนขึ้นอยู่กับระดับของความไม่ตรงกันดังนั้น VSWR จะเป็นค่าที่สูงกว่า 1

เมื่อใช้สายเคเบิลที่มีความต้านทานลักษณะไม่ถูกต้อง


สายเคเบิล / สายส่งที่ใช้ในการเชื่อมต่อเสาอากาศเข้ากับเครื่องส่งจะต้องเป็นความต้านทานลักษณะที่ถูกต้อง Zo 


โดยปกติแล้วสายโคแอกเซียลคือ 50 โอห์ม (75 โอห์มสำหรับโทรทัศน์และดาวเทียม) และค่าของสายจะถูกพิมพ์ลงบนสายเคเบิลเอง 


ปริมาณพลังงานที่สะท้อนขึ้นอยู่กับระดับของความไม่ตรงกันดังนั้น VSWR จะมีค่าสูงกว่า 1


รีวิว:

คลื่นนิ่งคืออะไร? โหลดเชื่อมต่อกับจุดสิ้นสุดของสายส่งและสัญญาณจะไหลไปตามนั้นและเข้าสู่โหลด หากอิมพีแดนซ์ของโหลดไม่ตรงกับอิมพีแดนซ์ของสายส่งส่วนหนึ่งของคลื่นเดินทางจะสะท้อนกลับไปยังแหล่งกำเนิด


เมื่อการสะท้อนเกิดขึ้นพวกมันจะเคลื่อนที่กลับลงมาตามสายส่งและรวมเข้ากับคลื่นตกกระทบเพื่อสร้างคลื่นนิ่ง มันเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทราบว่าคลื่นผลลัพธ์ปรากฏนิ่งเหมือนและไม่แพร่กระจายเหมือนคลื่นปกติและไม่ถ่ายโอนพลังงานไปยังโหลด คลื่นมีพื้นที่ของแอมพลิจูดสูงสุดและต่ำสุดที่เรียกว่าแอนตีโหนดและโหนดตามลำดับ


เมื่อทำการเชื่อมต่อเสาอากาศหากผลิต VSWR ที่ 1.5 จะทำให้ประสิทธิภาพการใช้พลังงานอยู่ที่ 96% เมื่อ VSWR 3.0 ถูกผลิตขึ้นประสิทธิภาพการใช้พลังงานจะอยู่ที่ 75% ในการใช้งานจริงไม่แนะนำให้เกิน VSWR ที่ 3


กลับ


5. วิธีการวัดอัตราส่วนคลื่นนิ่ง - คำอธิบาย Wikipedia
สามารถใช้วิธีการต่างๆมากมายในการวัดอัตราส่วนคลื่นนิ่ง วิธีการที่ใช้งานง่ายที่สุดคือการใช้ slotted line ซึ่งเป็นส่วนของสายส่งที่มีช่องเปิดซึ่งทำให้หัววัดตรวจจับแรงดันไฟฟ้าจริงตามจุดต่างๆตามแนวเส้น 


ดังนั้นจึงสามารถเปรียบเทียบค่าสูงสุดและต่ำสุดได้โดยตรง วิธีนี้ใช้ที่ VHF และความถี่ที่สูงขึ้น ที่ความถี่ต่ำเส้นดังกล่าวจะยาวไม่สามารถใช้งานได้จริง สามารถใช้ตัวเชื่อมต่อแบบกำหนดทิศทางที่ HF ผ่านความถี่ไมโครเวฟ 


คลื่นบางส่วนเป็นคลื่นหนึ่งในสี่หรือยาวกว่าซึ่ง จำกัด การใช้งานไว้ที่ความถี่ที่สูงขึ้น ตัวเชื่อมต่อทิศทางประเภทอื่น ๆ จะสุ่มตัวอย่างกระแสและแรงดันที่จุดเดียวในเส้นทางการส่งผ่านและรวมเข้าด้วยกันทางคณิตศาสตร์ในลักษณะที่แสดงถึงกำลังที่ไหลไปในทิศทางเดียว


SWR / พาวเวอร์มิเตอร์ทั่วไปที่ใช้ในการใช้งานมือสมัครเล่นอาจมีตัวเชื่อมแบบสองทิศทาง ประเภทอื่น ๆ ใช้ตัวต่อเดี่ยวซึ่งสามารถหมุนได้ 180 องศาเพื่อสุ่มตัวอย่างกำลังที่ไหลไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง ตัวเชื่อมต่อแบบทิศทางเดียวประเภทนี้มีให้เลือกหลายช่วงความถี่และระดับพลังงานและมีค่าการมีเพศสัมพันธ์ที่เหมาะสมสำหรับมิเตอร์อนาล็อกที่ใช้


วัตต์มิเตอร์แบบกำหนดทิศทางโดยใช้องค์ประกอบตัวเชื่อมต่อแบบหมุนได้


กำลังไปข้างหน้าและสะท้อนที่วัดโดยตัวเชื่อมต่อทิศทางสามารถใช้ในการคำนวณ SWR ได้ การคำนวณสามารถทำได้ทางคณิตศาสตร์ในรูปแบบอะนาล็อกหรือดิจิทัลหรือโดยใช้วิธีการแบบกราฟิกที่ติดตั้งไว้ในมิเตอร์เป็นมาตราส่วนเพิ่มเติมหรืออ่านจากจุดตัดระหว่างเข็มสองเข็มในมิเตอร์เดียวกัน


เครื่องมือวัดข้างต้นสามารถใช้ "ในสาย" นั่นคือกำลังเต็มของเครื่องส่งสามารถส่งผ่านอุปกรณ์วัดเพื่อให้สามารถตรวจสอบ SWR ได้อย่างต่อเนื่อง เครื่องมืออื่น ๆ เช่นเครื่องวิเคราะห์เครือข่ายตัวเชื่อมต่อทิศทางพลังงานต่ำและสะพานเสาอากาศใช้พลังงานต่ำในการวัดและต้องเชื่อมต่อแทนเครื่องส่งสัญญาณ วงจรบริดจ์สามารถใช้เพื่อวัดส่วนจริงและส่วนจินตภาพของอิมพีแดนซ์โหลดโดยตรงและใช้ค่าเหล่านั้นเพื่อรับ SWR วิธีการเหล่านี้สามารถให้ข้อมูลได้มากกว่าแค่ SWR หรือกำลังส่งต่อและสะท้อนกลับ [11] เครื่องวิเคราะห์เสาอากาศแบบสแตนด์อะโลนใช้วิธีการวัดที่หลากหลายและสามารถแสดง SWR และพารามิเตอร์อื่น ๆ ที่พล็อตกับความถี่ได้ ด้วยการใช้ตัวเชื่อมต่อแบบกำหนดทิศทางและบริดจ์ร่วมกันจึงเป็นไปได้ที่จะสร้างเครื่องมือในสายที่อ่านโดยตรงในอิมพีแดนซ์เชิงซ้อนหรือใน SWR [12] นอกจากนี้ยังมีเครื่องวิเคราะห์เสาอากาศแบบสแตนด์อโลนที่วัดพารามิเตอร์หลายตัว


กลับ



6. คำถามที่ถามบ่อย

1) อะไรทำให้ VSWR สูง?

หาก VSWR สูงเกินไปอาจมีพลังงานมากเกินไปสะท้อนกลับไปยังเพาเวอร์แอมป์ซึ่งก่อให้เกิดความเสียหายต่อวงจรภายใน ในระบบอุดมคติจะมี VSWR เท่ากับ 1: 1 สาเหตุของการจัดอันดับ VSWR ที่สูงอาจเกิดจากการใช้โหลดที่ไม่เหมาะสมหรือสิ่งที่ไม่ทราบสาเหตุเช่นสายส่งที่เสียหาย


2) คุณจะลด VSWR ได้อย่างไร?

เทคนิคหนึ่งในการลดสัญญาณสะท้อนจากอินพุตหรือเอาต์พุตของอุปกรณ์ใด ๆ คือการวางตัวลดทอนก่อนหรือหลังอุปกรณ์ ตัวลดทอนช่วยลดสัญญาณสะท้อนสองเท่าของค่าการลดทอนในขณะที่สัญญาณที่ส่งได้รับค่าการลดทอนเล็กน้อย (เคล็ดลับ: หากต้องการเน้นว่า VSWR และ RL มีความสำคัญต่อเครือข่ายของคุณอย่างไรให้พิจารณาการลดประสิทธิภาพจาก VSWR จาก 1.3: 1 เป็น 1.5: 1 ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงการสูญเสียผลตอบแทน 16 dB เป็น 13 dB)


3) S11 Return Loss หรือไม่?

ในทางปฏิบัติพารามิเตอร์ที่ยกมาโดยทั่วไปเกี่ยวกับเสาอากาศคือ S11 S11 หมายถึงพลังงานที่สะท้อนจากเสาอากาศดังนั้นจึงเรียกว่าค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อน (บางครั้งเขียนว่าแกมมา: หรือการสูญเสียย้อนกลับ ... พลังงานที่ยอมรับนี้อาจแผ่ออกหรือดูดซับเป็นการสูญเสียภายในเสาอากาศ


4) เหตุใดจึงวัด VSWR

VSWR (อัตราส่วนคลื่นความถี่ของแรงดันไฟฟ้า) คือการวัดว่าพลังงานความถี่วิทยุถูกส่งจากแหล่งพลังงานผ่านสายส่งไปยังโหลดได้อย่างมีประสิทธิภาพเพียงใด (ตัวอย่างเช่นจากเครื่องขยายเสียงผ่านสายส่งไปยังเสาอากาศ) . ในระบบอุดมคติพลังงานจะถูกส่งไป 100%


5) ฉันจะแก้ไข VSWR สูงได้อย่างไร

หากเสาอากาศของคุณติดตั้งอยู่ต่ำบนรถเช่นบนกันชนหรือหลังแค็บของรถกระบะสัญญาณอาจย้อนกลับไปที่เสาอากาศทำให้ SWR สูง เพื่อบรรเทาปัญหานี้ให้วางเสาอากาศด้านบนอย่างน้อย 12 นิ้วเหนือแนวหลังคาและวางเสาอากาศให้สูงที่สุดเท่าที่จะทำได้บนรถ


6) การอ่าน VSWR ที่ดีคืออะไร?
การอ่านค่าที่ดีที่สุดคือ 1.01: 1 (การสูญเสียผลตอบแทน 46dB) แต่โดยปกติแล้วการอ่านที่ต่ำกว่า 1.5: 1 จะยอมรับได้ นอกโลกที่สมบูรณ์แบบ 1.2: 1 (การสูญเสียผลตอบแทน 20.8dB) ในกรณีส่วนใหญ่ เพื่อให้แน่ใจว่าการอ่านค่าถูกต้องควรเชื่อมต่อมิเตอร์ที่ฐานของเสาอากาศ


7) 1.5 SWR ดีหรือไม่?
ใช่แล้ว! ช่วงที่เหมาะคือ SWR 1.0-1.5 มีช่องว่างสำหรับการปรับปรุงเมื่อช่วงคือ SWR 1.5 - 1.9 แต่ SWR ในช่วงนี้ควรให้ประสิทธิภาพที่เพียงพอ ในบางครั้งเนื่องจากการติดตั้งหรือตัวแปรของยานพาหนะจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะทำให้ SWR ต่ำกว่านี้


8) ฉันจะตรวจสอบ SWR ของฉันโดยไม่ใช้มิเตอร์ได้อย่างไร?
นี่คือขั้นตอนในการปรับแต่งวิทยุ CB โดยไม่ใช้เครื่องวัด SWR:
1) ค้นหาพื้นที่ที่มีสัญญาณรบกวน จำกัด
2) ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณมีวิทยุเพิ่มเติม
3) ปรับวิทยุทั้งสองช่องให้เป็นช่องเดียวกัน
4) พูดในวิทยุเครื่องหนึ่งและฟังอีกเครื่องหนึ่ง
5) ย้ายวิทยุออกไปหนึ่งเครื่องและจดบันทึกเมื่อเสียงชัดเจน
6) ปรับเสาอากาศของคุณตามต้องการ


9) ต้องจูนเสาอากาศ CB ทั้งหมดหรือไม่?
แม้ว่าการปรับเสาอากาศจะไม่จำเป็นต้องใช้งานระบบ CB ของคุณ แต่ก็มีเหตุผลสำคัญหลายประการที่คุณควรปรับแต่งเสาอากาศอยู่เสมอ: ประสิทธิภาพที่ดีขึ้น - เสาอากาศที่ได้รับการปรับแต่งอย่างเหมาะสมจะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าเสาอากาศที่ไม่ได้ปรับแต่งเสมอ


10) ทำไม SWR ของฉันถึงขึ้นเมื่อฉันพูด?

สาเหตุหนึ่งที่พบบ่อยที่สุดของการอ่านค่า SWR สูงคือการเชื่อมต่อเครื่องวัด SWR กับวิทยุและเสาอากาศไม่ถูกต้อง เมื่อแนบไม่ถูกต้องการอ่านจะถูกรายงานว่าสูงมากแม้ว่าทุกอย่างจะได้รับการติดตั้งอย่างสมบูรณ์แบบก็ตาม โปรดดูบทความนี้เพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องวัด SWR ของคุณได้รับการติดตั้งอย่างถูกต้อง


7. ออนไลน์ฟรีที่ดีที่สุด VSWR Calculator ในปี 2021

https://www.microwaves101.com/calculators/872-vswr-calculator
http://rfcalculator.mobi/vswr-forward-reverse-power.html
https://www.everythingrf.com/rf-calculators/vswr-calculator
https://www.pasternack.com/t-calculator-vswr.aspx
https://www.antenna-theory.com/definitions/vswr-calculator.php
http://www.flexautomotive.net/flexcalc/VSWR2/VSWR.aspx
https://www.allaboutcircuits.com/tools/vswr-return-loss-calculator/
http://www.csgnetwork.com/vswrlosscalc.html
https://www.ahsystems.com/EMC-formulas-equations/VSWR.php
http://cgi.www.telestrian.co.uk/cgi-bin/www.telestrian.co.uk/vswr.pl
https://www.changpuak.ch/electronics/calc_14.php
https://chemandy.com/calculators/return-loss-and-mismatch-calculator.htm
https://www.atmmicrowave.com/calculator/vswr-calculator/
http://www.emtalk.com/vswr.php




กลับ


ร่วมกันดูแล!


ฝากข้อความ 

ชื่อ - นามสกุล *
อีเมล์: *
หมายเลขโทรศัพท์:
ที่อยู่
รหัส ดูรหัสยืนยันหรือไม่ คลิกฟื้นฟู!
ข้อความ
 

รายการข้อความ

ความคิดเห็นกำลังโหลด ...
หน้าหลัก| เกี่ยวกับเรา| ผลิตภัณฑ์| ข่าวสาร| ดาวน์โหลด| ฝ่ายสนับสนุน| ข้อเสนอแนะ| ติดต่อเรา | บริการ
FMUSER FM / ผู้จัดจำหน่ายการออกอากาศทางทีวีแบบครบวงจร
  ติดต่อเรา