VSWR (รู้จักกันในชื่อ อัตราส่วนแรงดันคลื่นนิ่ง) เป็นการวัดประสิทธิภาพของคลื่นความถี่วิทยุที่ส่งผ่านจากแหล่งพลังงานผ่านสายส่งไปยังโหลด (ตัวอย่างเช่นจาก ขยายอำนาจ ผ่านสายส่งเพื่อ เสาอากาศ).

คลื่นนิ่งเป็นค่าคีย์สำหรับระบบใด ๆ ที่ใช้สายส่ง / ตัวป้อน การวัด VSWR, อัตราส่วนแรงดันคลื่นนิ่งเป็นสิ่งสำคัญ.

คลื่นนิ่งเป็นปัญหาสำคัญเมื่อมองไปที่ตัวป้อน / สายส่งและอัตราส่วนคลื่นนิ่งหรือมากกว่าปกติคืออัตราส่วนคลื่นแรงดันไฟฟ้า VSWR เป็นการวัดระดับของคลื่นนิ่งบนตัวป้อน

คลื่นนิ่งเป็นตัวแทนของพลังงานที่ไม่ได้รับการยอมรับจากโหลดและสะท้อนกลับไปตามสายส่งหรือตัวป้อน

แม้ว่าคลื่นนิ่งและ VSWR มีความสำคัญมาก แต่บ่อยครั้งที่ทฤษฎีและการคำนวณ VSWR สามารถปกปิดมุมมองของสิ่งที่เกิดขึ้นจริง โชคดีที่มีความเป็นไปได้ที่จะได้รับมุมมองที่ดีของหัวข้อโดยไม่ต้องเจาะลึกทฤษฎี VSWR

สแตนding wave พื้นฐาน
เมื่อดูระบบที่มีสายส่งจำเป็นต้องเข้าใจแหล่งที่มาสายส่ง / ตัวป้อนและตัวโหลดทั้งหมดมีความต้านทานลักษณะ 50Ωเป็นมาตรฐานที่พบบ่อยมากสำหรับการใช้งาน RF แม้ว่าบางครั้งอาจมีอิมพีแดนซ์อื่น ๆ เกิดขึ้นในบางระบบ

เพื่อให้ได้การถ่ายโอนกำลังไฟสูงสุดจากแหล่งกำเนิดไปยังสายส่งหรือสายส่งไปยังโหลดไม่ว่าจะเป็นตัวต้านทานอินพุตกับระบบอื่นหรือ เสาอากาศระดับความต้านทานจะต้องตรงกัน

กล่าวอีกนัยหนึ่งสำหรับระบบ50Ωแหล่งที่มาหรือตัวกำเนิดสัญญาณต้องมีความต้านทานแหล่งที่มาของ50Ωสายส่งต้องเป็น50Ωและต้องโหลด

ตัวป้อนและโหลดที่ตรงกันนั้นจำเป็นสำหรับการถ่ายโอนพลังงานสูงสุด

ปัญหาเกิดขึ้นเมื่อไฟฟ้าถูกโอนเข้าสู่สายส่งหรืออุปกรณ์ป้อนและเคลื่อนที่ไปยังโหลด หากมีความไม่ตรงกันเช่นโหลดความต้านทานไม่ตรงกับสายส่งก็ไม่สามารถถ่ายโอนพลังงานทั้งหมดได้

เนื่องจากพลังงานไม่สามารถหายไปได้พลังที่ไม่ได้ถ่ายโอนลงในโหลดจะต้องไปที่ใดที่หนึ่งและส่งกลับไปตามสายส่งกลับไปยังแหล่งกำเนิด

พลังงานจะสะท้อนให้เห็นเมื่อป้อนและโหลดความต้านทานทำ ไม่ตรงกัน

ดูเพิ่มเติมที่: ทำไมฉันต้องมีวงจรส่งสัญญาณก่อนเสาอากาศ?

เมื่อเกิดเหตุการณ์นี้แรงดันและกระแสของคลื่นไปข้างหน้าและคลื่นสะท้อนในตัวป้อนจะเพิ่มหรือลบที่จุดต่าง ๆ ตามตัวป้อนตามเฟส ด้วยวิธีนี้คลื่นตั้งอยู่จะถูกจัดตั้งขึ้น

วิธีที่เกิดผลกระทบสามารถแสดงให้เห็นได้ด้วยความยาวของเชือก หากปลายด้านหนึ่งว่างซ้ายและอีกปลายหนึ่งขยับขึ้นลงการเคลื่อนไหวของคลื่นสามารถมองเห็นได้เพื่อเลื่อนลงไปตามเชือก อย่างไรก็ตามหากปลายด้านใดด้านหนึ่งได้รับการแก้ไขการเคลื่อนไหวของคลื่นนิ่งจะถูกตั้งค่าและสามารถเห็นการสั่นสะเทือนขั้นต่ำและสูงสุดได้

เมื่อความต้านทานโหลดต่ำกว่าแรงดันอิมพีแดนซ์ของตัวป้อนและขนาดกระแสไฟฟ้าจะถูกตั้งค่า ที่นี่กระแสรวมที่จุดโหลดสูงกว่าของเส้นที่จับคู่อย่างสมบูรณ์ในขณะที่แรงดันไฟฟ้าน้อยกว่า

รูปแบบแรงดันและกระแสคลื่นนิ่งสำหรับอิมพิแดนซ์ขนาดเล็กที่ไม่ตรงกันกับโหลดต่ำกว่าอิมพีแดนซ์ป้อน

ดูเพิ่มเติมที่: เครื่องมือคำนวณ VSWR

ค่าของกระแสและแรงดันตามตัวป้อนจะแตกต่างกันไปตามตัวป้อน สำหรับค่าที่สะท้อนพลังงานรูปคลื่นขนาดเล็กเกือบจะเป็นไซน์ แต่สำหรับค่าที่มากกว่านั้นมันจะกลายเป็นเหมือนคลื่นเต็มรูปแบบที่แก้ไขคลื่นไซน์ รูปคลื่นนี้ประกอบด้วยแรงดันและกระแสจากกำลังไปข้างหน้าบวกแรงดันและกระแสจากกำลังที่สะท้อน

รูปแบบแรงดันและกระแสคลื่นนิ่งs สำหรับการยกเลิกการป้อนลัดวงจร

ดูอัลo: การทำความเข้าใจกับการสะท้อนและคลื่นยืนในการออกแบบวงจร RF

ที่ระยะหนึ่งในสี่ของความยาวคลื่นจากการโหลดแรงดันไฟฟ้าที่รวมกันจะถึงค่าสูงสุดในขณะที่กระแสไฟฟ้าอยู่ในระดับต่ำสุด ที่ระยะครึ่งความยาวคลื่นจากโหลดแรงดันและกระแสจะเหมือนกับโหลด

สถานการณ์ที่คล้ายกันเกิดขึ้นเมื่อความต้านทานโหลดมากกว่าความต้านทานของตัวป้อน แต่เวลานี้แรงดันไฟฟ้าทั้งหมดที่โหลดสูงกว่าค่าของเส้นที่จับคู่อย่างสมบูรณ์ แรงดันไฟฟ้ามาถึงขั้นต่ำที่ระยะทางหนึ่งในสี่ของความยาวคลื่นจากโหลดและกระแสสูงสุดที่ อย่างไรก็ตามที่ระยะทางครึ่งคลื่นจากโหลดแรงดันและกระแสจะเหมือนกับโหลด

รูปแบบของแรงดันและกระแสคลื่นนิ่งสำหรับอิมพิแดนซ์ขนาดเล็กที่ไม่สอดคล้องกับโหลด higเธอมากกว่าสมรรถภาพของผู้ป้อน

ดูเพิ่มเติมที่: การคำนวณ VSWR (SWR)

จากนั้นเมื่อมีวงจรเปิดวางไว้ที่ส่วนท้ายของบรรทัดรูปแบบคลื่นนิ่งสำหรับตัวป้อนจะคล้ายกับวงจรลัด แต่ด้วยแรงดันและรูปแบบกระแสกลับด้าน

รูปแบบแรงดันและกระแสคลื่นนิ่งสำหรับเปิด การยกเลิกวงจรป้อน

ดูเพิ่มเติมที่: ทำวงจร Radio Repeater นี้ที่บ้าน

นิยาม VSWR
คำจำกัดความของ VSWR เป็นพื้นฐานสำหรับการคำนวณและสูตรทั้งหมด

นิยาม VSWR:
อัตราส่วนคลื่นแรงดันยืน VSWR ถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าสูงสุดต่อแรงดันไฟฟ้าต่ำสุดในบรรทัดที่ลดการสูญเสีย

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

ในทางปฏิบัติมีการสูญเสียในตัวป้อนหรือสายส่งใด ๆ ในการวัด VSWR จะตรวจพบกำลังไปข้างหน้าและย้อนกลับที่จุดนั้นบนระบบและสิ่งนี้จะถูกแปลงเป็นรูปสำหรับ VSWR ด้วยวิธีนี้ VSWR จะวัดที่จุดใดจุดหนึ่งและไม่จำเป็นต้องกำหนดแรงดันไฟฟ้าสูงสุดและต่ำสุดตามความยาวของเส้น

VSWR vs SWR
ข้อตกลง VSWR และ SWR มักจะเห็นในวรรณกรรมเกี่ยวกับคลื่นนิ่งในระบบ RF และหลายคนถามถึงความแตกต่าง

SWR: SWR ย่อมาจากอัตราส่วนคลื่นนิ่ง มันอธิบายถึงแรงดันไฟฟ้าและคลื่นนิ่งที่ปรากฏบนเส้น มันเป็นคำอธิบายทั่วไปสำหรับทั้งคลื่นนิ่งและแรงดัน มันมักจะใช้ร่วมกับเมตรที่ใช้ในการตรวจสอบอัตราส่วนคลื่นนิ่ง ทั้งกระแสและแรงดันเพิ่มขึ้นและลดลงตามสัดส่วนเดียวกันสำหรับค่าที่ไม่ตรงกัน

VSWR: อัตราส่วน VSWR หรือคลื่นนิ่งแรงดันใช้เฉพาะกับคลื่นนิ่งของแรงดันไฟฟ้าที่ตั้งค่าบนอุปกรณ์ป้อนหรือสายส่ง เนื่องจากสามารถตรวจจับคลื่นนิ่งของแรงดันไฟฟ้าได้ง่ายขึ้นและในหลาย ๆ กรณีแรงดันไฟฟ้ามีความสำคัญมากกว่าในแง่ของการพังทลายของอุปกรณ์จึงมักใช้คำว่า VSWR โดยเฉพาะในพื้นที่ออกแบบ RF

คลื่นพลังยืนคำที่เห็นก็บางครั้ง อย่างไรก็ตามนี่เป็นความเข้าใจผิดอย่างสมบูรณ์เนื่องจากพลังไปข้างหน้าและพลังงานที่สะท้อนนั้นคงที่ (สมมติว่าไม่มีการสูญเสียจากการป้อน) และพลังงานไม่ได้เพิ่มขึ้นหรือลดลงในลักษณะเดียวกับแรงดันไฟฟ้าและกระแสคลื่นยืน

ตามแบบฉบับ เครื่องวัด VSWR ใช้กับทรานกระพือปีก

VSWR มีผลต่อประสิทธิภาพอย่างไร
มีหลายวิธีที่ VSWR ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของ a เครื่องส่ง ระบบหรือระบบใด ๆ ที่อาจใช้ RF และความต้านทานที่ตรงกัน

แม้ว่าปกติแล้วจะใช้คำว่า VSWR ทั้งแรงดันและกระแสคลื่นนิ่งอาจทำให้เกิดปัญหาได้ ผลกระทบบางส่วนมีรายละเอียดด้านล่าง:

ตัวขยายกำลังส่งสัญญาณอาจเสียหาย: ระดับแรงดันไฟฟ้าและกระแสที่เพิ่มขึ้นที่เห็นบนตัวป้อนอันเป็นผลมาจากคลื่นนิ่งทำให้เกิดความเสียหายต่อเอาต์พุต Traเซ็นเซอร์ ของเครื่องส่งสัญญาณ อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์มีความน่าเชื่อถือมากหากใช้งานภายในขีด จำกัด ที่กำหนด แต่คลื่นแรงดันและกระแสยืนบนอุปกรณ์ป้อนอาจทำให้เกิดความเสียหายอย่างรุนแรงหากอุปกรณ์เหล่านั้นทำให้อุปกรณ์ที่ใช้ทำงานอยู่นอกขีด จำกัด

PA Protection ลดกำลังขับ: ในมุมมองของอันตรายที่แท้จริงของระดับ SWR สูงที่ก่อให้เกิดความเสียหายต่อเพาเวอร์แอมป์เครื่องส่งสัญญาณจำนวนมากรวมวงจรป้องกันที่ลดเอาท์พุทจากเครื่องส่งสัญญาณเมื่อ SWR เพิ่มขึ้น ซึ่งหมายความว่าการจับคู่ที่ไม่ดีระหว่างเครื่องป้อนและเสาอากาศจะส่งผลให้มีค่า SWR สูงซึ่งทำให้การส่งออกลดลงและทำให้สูญเสียพลังงานในการส่งสัญญาณอย่างมีนัยสำคัญ

แรงดันไฟฟ้าสูงและระดับปัจจุบันสามารถสร้างความเสียหายป้อน: เป็นไปได้ว่าแรงดันไฟฟ้าสูงและระดับปัจจุบันที่เกิดจากอัตราส่วนคลื่นสูงที่ยืนอาจทำให้เกิดความเสียหายต่อตัวป้อน แม้ว่าในกรณีส่วนใหญ่ตัวป้อนจะทำงานได้ดีภายในขีด จำกัด และสามารถเพิ่มแรงดันและกระแสได้เป็นสองเท่า แต่อาจมีบางกรณีที่ความเสียหายอาจเกิดขึ้นได้ ค่าสูงสุดในปัจจุบันสามารถทำให้เกิดความร้อนในท้องถิ่นมากเกินไปซึ่งอาจบิดเบือนหรือละลายพลาสติกที่ใช้และแรงดันไฟฟ้าสูงเป็นที่ทราบกันว่าทำให้เกิดการระเบิดในบางสถานการณ์

ความล่าช้าที่เกิดจากการสะท้อนอาจทำให้เกิดการบิดเบือน: เมื่อสัญญาณถูกสะท้อนโดยไม่ตรงกันมันจะสะท้อนกลับไปยังแหล่งกำเนิดและจากนั้นสามารถสะท้อนกลับไปยังเสาอากาศอีกครั้ง การหน่วงเวลาถูกแนะนำเท่ากับสองเท่าของเวลาการส่งสัญญาณตามตัวป้อน หากมีการส่งข้อมูลสิ่งนี้อาจทำให้เกิดการรบกวนระหว่างสัญลักษณ์และในอีกตัวอย่างหนึ่งที่มีการส่งสัญญาณโทรทัศน์แบบอะนาล็อกจะเห็นภาพ“ ผี”

ลดสัญญาณเมื่อเทียบกับระบบจับคู่ที่สมบูรณ์แบบ: ที่น่าสนใจคือการสูญเสียระดับสัญญาณที่เกิดจาก VSWR ที่ไม่ดีนั้นไม่ได้เกือบจะดีเท่าที่บางคนคิด สัญญาณใด ๆ ที่สะท้อนจากโหลดจะสะท้อนกลับไปที่เครื่องส่งและเมื่อการจับคู่ที่เครื่องส่งสัญญาณสามารถทำให้สัญญาณสะท้อนกลับไปที่เสาอากาศได้อีกครั้งการสูญเสียที่เกิดขึ้นนั้นเป็นผลมาจากตัวป้อน เพื่อเป็นแนวทางในการเล้าโลมความยาว 30 เมตรโดยมีการสูญเสียประมาณ 1.5 dB ที่ 30 MHz จะหมายความว่าเสาอากาศที่ทำงานด้วย VSWR จะให้การสูญเสียมากกว่า 1dB ที่ความถี่นี้เมื่อเทียบกับเสาอากาศที่จับคู่กันอย่างสมบูรณ์

อัตราส่วนคลื่นนิ่งเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญสำหรับระบบตัวป้อนใด ๆ แม้ว่าจะมีการตั้งค่าทั้งคลื่นกระแสและแรงดัน แต่ก็มักจะเป็นอัตราส่วนคลื่นแรงดันไฟฟ้าที่ถูกกล่าวถึงอย่างกว้างขวางมากขึ้นซึ่งเป็นผลมาจากการตรวจจับและวัดได้ง่ายกว่า

คุณอาจชอบ: วิธีการคำนวณ VSWR
VSWR และการสูญเสียคืนคืออะไร?
วิธีการใช้เครื่องวัด VSWR

ก่อนหน้า:5G มาถึงชิคาโกในปี 2019 จะเกิดอะไรขึ้นกับรุ่นที่ห้าของเครือข่ายไร้สายในปี 2020

ถัดไป:การคำนวณ VSWR (SWR)

ฝากข้อความ

รายการข้อความ

ความคิดเห็นกำลังโหลด ...