Domov › Internet › Přípustné hodnoty SWR antény. Nastavení SWR antény. Výpočet ppf a jeho frekvenční charakteristiky

Přípustné hodnoty SWR antény. Nastavení SWR antény. Výpočet ppf a jeho frekvenční charakteristiky

Nezbytnou součástí radioamatérské stanice je zařízení pro měření kvality shody mezi feederem a anténou (SWR meter). Jak spolehlivé informace o stavu anténního systému takové zařízení poskytuje? Praxe ukazuje, že ne všechny továrně vyrobené měřiče SWR poskytují vysokou přesnost měření. To platí ještě více, pokud jde o domácí konstrukce. Článek prezentovaný našim čtenářům pojednává o měřiči SWR s proudovým transformátorem. Zařízení tohoto typu jsou široce používána jak profesionály, tak radioamatéry. Článek uvádí teorii jeho fungování a analyzuje faktory ovlivňující přesnost měření. V závěru je uveden popis dvou jednoduchých praktických návrhů SWR metrů, které svými vlastnostmi uspokojí i nejnáročnějšího radioamatéra.

Trochu teorie

Pokud je homogenní spojovací vedení (napáječ) s charakteristickou impedancí Z® připojené k vysílači zatíženo odporem Zн≠Z®, objeví se v něm dopadající i odražené vlny. Koeficient odrazu g (odraz) je obecně definován jako poměr amplitudy vlny odražené od zátěže k amplitudě dopadající. Koeficienty odrazu pro proud r a napětí ru se rovnají poměru odpovídajících hodnot v odražených a dopadajících vlnách. Fáze odraženého proudu (vzhledem k dopadajícímu) závisí na vztahu mezi Zн a Zо. Je-li Zн>Z®, pak odražený proud bude protifázový k dopadajícímu proudu, a pokud Zн

Hodnota koeficientu odrazu r je určena vzorcem

kde Rн a Хн jsou aktivní a reaktivní složka zátěžového odporu Při čistě aktivní zátěži Хн = 0 se vzorec zjednoduší na r=(Rн-Zо)/(Rн+Zо). Pokud je například kabel s charakteristickou impedancí 50 Ohmů zatížen odporem 75 Ohmů, pak koeficient odrazu bude r = (75-50)/(75+50) = 0,2.

Na Obr. Obrázek 1a ukazuje rozložení napětí Ul a proudu Il podél vedení přesně pro tento případ (nezapočítávají se ztráty ve vedení). Předpokládá se, že měřítko podél svislé osy pro proud je Z® krát větší - v tomto případě budou mít oba grafy stejnou vertikální velikost. Tečkovaná čára je graf napětí Ulo a proudu Ilo v případě, kdy Rн=Zо. Například se vezme úsek úsečky délky λ. Pokud je delší, vzor se bude cyklicky opakovat každých 0,5λ. V těch bodech čáry, kde se fáze dopadu a odrazu shodují, je napětí maximální a rovné Uл max -= Uо(1 + r) = Uо(1 + 0,2) = 1,2 Uо, a v těch, kde jsou fáze jsou opačné, je minimální a rovná se Ul min = Ul(1 - 0,2) = = 0,8Ul. Podle definice SWR = Ul max/ /Ul min=1l2Ulo/0I8Ulo=1I5.

Vzorce pro výpočet SWR a r lze také zapsat takto: SWR = (1+r)/(1-r) a r = = (SWR-1)/(SWR+1). Všimněme si důležitého bodu - součet maximálního a minimálního napětí Uл max + Uл min = Uло(1 + r) + Уло(1 - r) = 2Uno a jejich rozdíl Ul max - Ul min = 2Uлo. Ze získaných hodnot je možné vypočítat výkon dopadající vlny Ppad = U®2/Zo a výkon odražené vlny P®tr = = (rU®)2/Zo. V našem případě (pro SWR = 1,5 a r = 0,2) bude síla odražené vlny pouze 4 % síly dopadající.

Stanovení SWR měřením rozložení napětí podél úseku vedení při hledání hodnot Ul max a Ul min bylo v minulosti široce používáno

nejen na otevřených venkovních vedeních, ale i v koaxiálních napáječích (hlavně na VKV). K tomuto účelu sloužila měřicí část podavače, která měla dlouhou podélnou štěrbinu, po které se pohyboval vozík se zasunutou sondou - hlavicí vf voltmetru.

SWR lze určit měřením proudu Il v jednom z drátů vedení v úseku kratším než 0,5λ. Po určení maximální a minimální hodnoty vypočítejte SWR = Imax/Imin. K měření proudu se používá převodník proud-napětí ve formě proudového transformátoru (TT) se zatěžovacím rezistorem, jehož napětí je úměrné a soufázové s měřeným proudem. Všimněme si zajímavosti - při určitých parametrech TT lze na jeho výstupu získat napětí rovné napětí na vedení (mezi vodiči), tzn. Utl = IlZo.

Na Obr. Obrázek lb ukazuje společně graf změny Ul podél čáry a graf změny Utl. Grafy mají stejnou amplitudu a tvar, ale jsou vůči sobě posunuty o 0,25X. Analýza těchto křivek ukazuje, že je možné určit r (nebo SWR) současným měřením hodnot Ul a UTL v libovolném bodě linie. V místech maxim a minim obou křivek (body 1 a 2) je to zřejmé: poměr těchto hodnot Ul/Utl (nebo Utl/Utl) je roven SWR, součet je roven 2Ulo , a rozdíl je 2rUlo. V mezilehlých bodech jsou Ul a Utl fázově posunuty a je třeba je sečíst jako vektory, nicméně výše uvedené vztahy jsou zachovány, protože odražená napěťová vlna je vždy fázově inverzní k odražené proudové vlně a rUlo = rUtl.

V důsledku toho vám zařízení obsahující voltmetr, kalibrovaný převodník proud-napětí a obvod sčítání-odčítání umožní určit parametry vedení, jako je r nebo SWR, stejně jako Rpad a Rotr, když je kdekoli ve vedení zapnuto.

První informace o zařízeních tohoto druhu pocházejí z roku 1943 a jsou reprodukovány v. První praktická zařízení známá autorovi byla popsána v r. Verze obvodu braná jako základ je znázorněna na Obr. 2. Zařízení obsahovalo:

snímač napětí - kapacitní dělič na C1 a C2 s výstupním napětím Uc, výrazně menším než je napětí na vedení Ul. Poměr p = Uc/Uл se nazývá vazební koeficient;
proudový transformátor T1, navinutý na karbonylovém prstencovém magnetickém jádru. Jeho primární vinutí mělo jeden závit v podobě vodiče procházejícího středem prstence, sekundární vinutí mělo n závitů, zátěž sekundárního vinutí byla rezistor R1, výstupní napětí bylo 2Ut. Sekundární vinutí může být ze dvou samostatných vinutí s napětím Ut každé a s vlastním zatěžovacím rezistorem, konstrukčně je však výhodnější jedno vinutí s odbočkou ze středu;
detektory na diodách VD1 a VD2, spínač SA1 a voltmetr na mikroampérmetru PA1 s přídavnými odpory.

Sekundární vinutí transformátoru T1 je zapojeno tak, že při zapojení vysílače do konektoru vlevo ve schématu a zátěže vpravo je na diodu VD1 přivedeno celkové napětí Uc + UT a rozdíl napětí je přivedeno na diodu VD2. Když je k výstupu měřiče SWR připojena odporová referenční zátěž s odporem rovným charakteristické impedanci vedení, nedochází k žádné odražené vlně, a proto může být vysokofrekvenční napětí na VD2 nulové. Toho je dosaženo v procesu vyvažování zařízení vyrovnáním napětí UT a Uc pomocí ladícího kondenzátoru C1. Jak bylo ukázáno výše, po takovém nastavení bude velikost rozdílového napětí (při Zн≠Z®) úměrná koeficientu odrazu r Měření s reálnou zátěží se provádí takto. Nejprve se v poloze přepínače SA1 („Incident wave“) znázorněné na diagramu použije kalibrační proměnný rezistor R3 k nastavení šipky přístroje na poslední dílek stupnice (např. 100 μA). Poté se přepínač SA1 přesune do spodní polohy podle schématu („Odražená vlna“) a napočítá se hodnota r. V případě RH = 75 Ohm by měl přístroj ukazovat 20 μA, což odpovídá r = 0,2. Hodnota SWR je určena výše uvedeným vzorcem - SWR = (1 +0,2)/ /(1-0,2) = 1,5 nebo SWR = (100+20)/ /(100-20) = 1,5. V tomto příkladu se předpokládá, že detektor je lineární - ve skutečnosti je nutné zavést korekci, aby byla zohledněna jeho nelinearita. Při správné kalibraci lze zařízení použít k měření dopadajících a odražených výkonů.

Přesnost měřiče SWR jako měřicího zařízení závisí na řadě faktorů, především na přesnosti vyvážení zařízení v poloze SA1 „Odražená vlna“ při Rн = Zo. Ideální vyvážení odpovídá napětím Uс a Uт, velikostně stejným a fázově striktně opačným, tj. jejich rozdíl (algebraický součet) je nulový. Ve skutečném provedení je vždy nevyvážený zbytek Ures. Podívejme se na příklad, jak to ovlivní konečný výsledek měření. Předpokládejme, že při vyvažování jsou výsledná napětí Uс = 0,5 V a Uт = 0,45 V (tj. nesymetrie 0,05 V, což je zcela reálné). Se zátěží Rн = 75 Ohm v 50-ohmovém vedení máme ve skutečnosti SWR = 75/50 = 1,5 a r = 0,2 a velikost odražené vlny, přepočtená na úrovně uvnitř zařízení, bude rUc = 0,2x0 0,5 = 0, 1 V a rUт = 0,2 x 0,45 = 0,09 V.

Podívejme se znovu na Obr. 1,b, na kterých jsou znázorněny křivky pro SWR = 1,5 (křivky Ul a Utl pro čáru budou v našem případě odpovídat Uc a Ut). V bodě 1 Uc max = 0,5 + 0,1 = 0,6 V, Ut min = 0,45 - 0,09 = 0,36 V a SWR = 0,6/0,36 = 1,67. V bodě 2UTmax = 0,45 + 0,09 = 0,54 V, Ucmin = 0,5 - 0,1 = 0,4 a SWR = 0,54/0,4 = 1,35. Z tohoto jednoduchého výpočtu je zřejmé, že v závislosti na tom, kde je takový měřič SWR připojen k vedení se skutečným SWR = 1,5 nebo kdy se mění délka vedení mezi zařízením a zátěží, lze odečítat různé hodnoty SWR - od 1,35 do 1,67!

Co může vést k nepřesnému vyvážení?

1. Přítomnost vypínacího napětí germaniové diody (v našem případě VD2), při kterém přestane vést, je přibližně 0,05 V. Proto s UOCT< 0,05 В прибор РА1 покажет "ноль" и можно допустить ошибку в балансировке. Относительная неточность значительно уменьшится, если поднять в несколько раз напряжения Uc и соответственно UT. Например, при Uc = 2 В и UT = 1,95 В (Uост = 0,05 В) пределы изменения КСВ для приведенного выше примера будут уже только от 1,46 до 1,54.

2. Přítomnost frekvenční závislosti napětí Uc nebo UT. Přesného vyvážení však nemusí být dosaženo v celém rozsahu provozních frekvencí. Podívejme se na příklad jednoho z možných důvodů. Řekněme, že zařízení používá dělicí kondenzátor C2 s kapacitou 150 pF s drátovými vývody o průměru 0,5 mm a délce 10 mm každý. Naměřená indukčnost drátu tohoto průměru o délce 20 mm se rovnala L = 0,03 μH. Při horní pracovní frekvenci f = 30 MHz bude odpor kondenzátoru Xc = 1 /2πfС = -j35,4 Ohm, celková reaktance vývodů XL = 22πfL = j5,7 Ohm. Tím se odpor spodního ramene děliče sníží na hodnotu -j35,4 + j5f7 = -j29,7 Ohm (to odpovídá kondenzátoru o kapacitě 177 pF). Přitom na frekvencích od 7 MHz a níže je vliv pinů zanedbatelný. Z toho tedy závěr - ve spodním rameni děliče by měly být použity neindukční kondenzátory s minimálními vývody (například nosné nebo průchodkové) a paralelně zapojeno několik kondenzátorů. Vývody „horního“ kondenzátoru C1 nemají na situaci prakticky žádný vliv, protože Xc horního kondenzátoru je několik desítekkrát větší než u spodního. Jednotného vyvážení v celém pracovním frekvenčním pásmu dosáhnete pomocí originálního řešení, o kterém bude řeč při popisu praktických návrhů.

3.2. Indukční reaktance sekundárního vinutí T1 na nižších frekvencích pracovního rozsahu (~ 1,8 MHz) může výrazně odsunout R1, což povede k poklesu UT a jeho fázovému posunu.

3.3. Odpor R2 je součástí obvodu detektoru. Protože podle obvodu přepíná C2, při nižších frekvencích může být dělicí koeficient závislý na frekvenci a fázi.

3.4. Ve schématu na Obr. 2 detektory na VD1 nebo VD2 v otevřeném stavu obcházejí spodní rameno kapacitního děliče na C2 svým vstupním odporem RBX, čili RBX působí stejně jako R2. Vliv RBX je nevýznamný při (R3 + R2) více než 40 kOhm, což vyžaduje použití citlivého indikátoru PA1 s celkovým odchylkovým proudem maximálně 100 μA a RF napětí na VD1 alespoň 4 V.

3.5. Vstupní a výstupní konektory měřiče SWR jsou obvykle odděleny 30...100 mm. Při frekvenci 30 MHz bude fázový rozdíl napětí na konektorech α= [(0,03... 0,1)/10]360°- 1... 3,5°. Jak to může ovlivnit práci, je znázorněno na obr. 3a a Obr. 3, b. Jediný rozdíl v obvodech na těchto obrázcích je ten, že kondenzátor C1 je připojen k různým konektorům (T1 je v obou případech umístěn uprostřed vodiče mezi konektory).

V prvním případě lze nekompenzovaný zbytek snížit, pokud se fáze UOCT nastaví pomocí malého paralelně zapojeného kondenzátoru Ck, a ve druhém případě zapojením do série s R1 malou indukčnost Lk ve formě drátové smyčky. Tato metoda se často používá v domácích i „značkových“ měřičích SWR, ale nemělo by se to dělat. Chcete-li to ověřit, stačí otočit zařízení tak, aby se vstupní konektor stal výstupním konektorem. V tomto případě se kompenzace, která pomohla před zatáčkou, stane škodlivou - Uoct se výrazně zvýší. Při práci na reálném vedení s nedostižnou zátěží se zařízení v závislosti na délce vedení může dostat do místa na vedení, kde zavedená korekce skutečné SWR „vylepší“ nebo naopak „zhorší“. V každém případě bude počet nesprávný. Doporučení je umístit konektory co nejblíže k sobě a použít původní návrh obvodu uvedený níže.

Abychom ilustrovali, jak moc mohou výše uvedené důvody ovlivnit spolehlivost odečtů měřiče SWR, Obr. Obrázek 4 ukazuje výsledky testování dvou továrně vyrobených zařízení. Test spočíval v instalaci neodpovídající zátěže s vypočteným SWR = 2,25 na konci vedení sestávajícího z řady sériově zapojených kabelových sekcí s Z® = 50 Ohmů, každý o délce λ/8.

Během měření se celková délka vedení měnila od λ/8 do 5/8λ. Testována byla dvě zařízení: levný BRAND X (křivka 2) a jeden z nejlepších modelů - BIRD 43 (křivka 3). Křivka 1 ukazuje skutečné SWR. Jak se říká, komentáře jsou zbytečné.

Na Obr. Na obrázku 5 je graf závislosti chyby měření na hodnotě koeficientu směrovosti D (směrovosti) měřiče SWR. Podobné grafy pro KBV = 1/SWR jsou uvedeny v. Ve vztahu k návrhu na Obr. 2 je tento koeficient roven poměru VF napětí na diodách VD1 a VD2 při připojení k výstupu zátěže SWR metr Rн = Zо D = 20lg(2U®/Uore). Čím lépe byl obvod vyvážen (čím nižší Ures), tím vyšší D. Můžete také použít hodnoty indikátoru PA1 - D = 20 x x log (Ipad/Iref). tato hodnota D však bude méně přesná kvůli nelinearitě diod.

Na grafu jsou na vodorovné ose zobrazeny skutečné hodnoty SWR a na svislé ose jsou naměřené s přihlédnutím k chybě v závislosti na hodnotě D měřiče SWR. Tečkovaná čára ukazuje příklad - skutečný SWR = 2, zařízení s D = 20 dB poskytne hodnoty 1,5 nebo 2,5 a s D = 40 dB - 1,9 nebo 2,1, v tomto pořadí.

Jak vyplývá z literárních údajů, měřič SWR podle schématu na Obr. 2 má D - 20 dB. To znamená, že bez výrazné korekce jej nelze použít pro přesná měření.

Druhým nejdůležitějším důvodem nesprávných odečtů SWR je nelinearita proudově-napěťové charakteristiky detektorových diod. To vede k závislosti odečtů na úrovni dodávaného výkonu, zejména v počáteční části stupnice indikátoru PA1. U značkových měřičů SWR má indikátor často dvě stupnice - pro nízké a vysoké úrovně výkonu.

Proudový transformátor T1 je důležitou součástí měřiče SWR. Jeho hlavní charakteristiky jsou stejné jako u konvenčnějšího napěťového transformátoru: počet závitů primárního vinutí n1 a sekundárního vinutí n2, transformační poměr k = n2/n1, proud sekundárního vinutí I2 = l1/k. Rozdíl je v tom, že proud primárním vinutím je určen vnějším obvodem (v našem případě je to proud v napáječi) a nezávisí na zatěžovacím odporu sekundárního vinutí R1, tudíž proud l2 také není závisí na hodnotě odporu rezistoru R1. Například, pokud je výkon P = 100 W přenášen přes napáječ Zo = 50 Ohm, proud I1 = √P/Zo = 1,41 A a při k = 20 bude proud sekundárního vinutí l2 = I1/k - 0,07 A. Napětí na svorkách sekundárního vinutí bude určeno hodnotou R1: 2UT = l2 x R1 a při R1 = 68 Ohmů to bude 2UT = 4,8 V. Výkon uvolněný na rezistoru P = (2UT)2/R1 = 0,34 W. Věnujme pozornost zvláštnosti proudového transformátoru - čím méně závitů v sekundárním vinutí, tím větší bude napětí na jeho svorkách (na stejném R1). Nejobtížnějším režimem proudového transformátoru je klidový režim (R1 = ∞), přičemž napětí na jeho výstupu prudce vzroste, magnetický obvod se nasytí a zahřeje natolik, že může zkolabovat.

Ve většině případů se v primárním vinutí používá jeden závit. Tato cívka může mít různé tvary, jak je znázorněno na obr. 6,a a Obr. 6,b (jsou ekvivalentní), ale vinutí podle Obr. 6,c je již dvě otáčky.

Samostatnou záležitostí je použití stínění spojeného s tělem ve formě trubice mezi centrálním vodičem a sekundárním vinutím. Na jedné straně stínění eliminuje kapacitní vazbu mezi vinutími, což poněkud zlepšuje vyvážení rozdílového signálu; na druhé straně vznikají ve stínítku vířivé proudy, které rovněž ovlivňují vyvážení. Praxe ukázala, že s obrazovkou a bez ní můžete získat přibližně stejné výsledky. Pokud se stínění stále používá, jeho délka by měla být minimální, přibližně stejná jako šířka použitého magnetického jádra a připojena k tělu širokým krátkým vodičem. Obrazovka by měla být „uzemněna“ ke středové čáře ve stejné vzdálenosti od obou konektorů. Pro stínění lze použít mosaznou trubku o průměru 4 mm z teleskopických antén.

Pro měřiče SWR s přenášeným výkonem do 1 kW jsou vhodná feritová prstencová magnetická jádra o rozměrech K12x6x4 a dokonce i K10x6x3. Praxe ukázala, že optimální počet závitů n2 = 20. Při indukčnosti sekundárního vinutí 40...60 μH je dosaženo největší rovnoměrnosti frekvence (přípustná hodnota je do 200 μH). Je možné použít magnetická jádra s propustností od 200 do 1000 a je vhodné zvolit standardní velikost, která zajistí optimální indukčnost vinutí.

Magnetická jádra s nižší propustností můžete použít, pokud použijete větší velikosti, zvýšíte počet závitů a/nebo snížíte odpor R1. Pokud je propustnost stávajících magnetických obvodů neznámá, pokud máte měřič indukčnosti, lze ji určit. K tomu byste měli namotat deset závitů na neznámé magnetické jádro (za závit se považuje každý průsečík vodiče s vnitřním otvorem jádra), změřit indukčnost cívky L (μH) a tuto hodnotu dosadit do vzorec μ = 2,5 LDav/S, kde Dav je střední průměr magnetického jádra v cm ; S je průřez jádra v cm 2 (příklad - pro K10x6x3 Dcp = 0,8 cm a S = 0,2x0,3 = 0,06 cm 2).

Je-li známo μ magnetického obvodu, lze vypočítat indukčnost vinutí n závitů: L = μn 2 S/250Dcp.

Použitelnost magnetických jader pro výkonovou hladinu 1 kW a více lze také zkontrolovat při 100 W v podavači. Chcete-li to provést, měli byste dočasně nainstalovat rezistor R1 s hodnotou 4krát větší, napětí Ut se také zvýší 4krát, což odpovídá zvýšení procházejícího výkonu o 16krát. Zahřívání magnetického obvodu lze kontrolovat dotykem (výkon na dočasném odporu R1 se také zvýší 4x). V reálných podmínkách se výkon na rezistoru R1 zvyšuje úměrně s nárůstem výkonu v podavači.

SWR měřiče UT1MA

Dvě konstrukce měřiče SWR UT1MA, o kterých bude řeč níže, mají téměř stejný design, ale různé konstrukce. V první verzi (KMA - 01) jsou vysokofrekvenční snímač a indikační část odděleny. Snímač má vstupní a výstupní koaxiální konektory a může být instalován kdekoli v trase podavače. K indikátoru se připojuje třívodičovým kabelem libovolné délky. U druhé varianty (KMA - 02) jsou obě jednotky umístěny v jednom krytu.

Schéma měřiče SWR je na Obr. 7 a liší se od základního schématu na Obr. 2 přítomností tří korekčních obvodů.

Podívejme se na tyto rozdíly.

Horní rameno kapacitního děliče C1 je tvořeno dvěma identickými permanentními kondenzátory C1 = C1 "+ C1", připojenými na vstupní a výstupní konektory. Jak bylo uvedeno v první části článku, napěťové fáze na těchto konektorech jsou mírně odlišné a s tímto zapojením je fáze Uc zprůměrována a přibližuje se fázi UT. Tím se zlepšuje vyvážení zařízení.
Díky zavedení cívky L1 se odpor horního ramene kapacitního děliče stává frekvenčně závislým, což umožňuje vyrovnat vyvážení na horní hraně pracovního rozsahu (21...30 MHz).
Volbou rezistoru R2 (tedy časové konstanty řetězce R2C2) je možné kompenzovat nerovnováhu způsobenou poklesem napětí UT a jeho fázovým posunem na spodní hraně rozsahu (1,8...3,5 MHz).

Kromě toho je vyvážení provedeno ladícím kondenzátorem připojeným ke spodnímu ramenu děliče. To zjednodušuje instalaci a umožňuje použití ladicího kondenzátoru malého výkonu s nízkou spotřebou.

Konstrukce poskytuje možnost měřit sílu dopadajících a odražených vln. K tomu spínač SA2 vloží do obvodu indikátoru místo proměnlivého kalibračního odporu R4 trimovací rezistor R5, který nastaví požadovaný limit pro měřený výkon.

Použití optimální korekce a racionálního návrhu zařízení umožnilo získat směrový koeficient D v rozsahu 35...45 dB ve frekvenčním pásmu 1,8...30 MHz.

Následující podrobnosti se používají v měřičích SWR.

Sekundární vinutí transformátoru T1 obsahuje 2 x 10 závitů (vinutí ve 2 vodičích) s drátem 0,35 PEV, uloženým rovnoměrně na feritovém kroužku K12 x 6 x 4 s propustností cca 400 (naměřená indukčnost ~ 90 μH).

Rezistor R1 - 68 Ohm MLT, nejlépe bez šroubovací drážky na těle rezistoru. Při procházejícím výkonu menším než 250 W stačí osadit rezistor se ztrátovým výkonem 1 W, s výkonem 500 W - 2 W. Rezistor R1 o výkonu 1 kW může být složen ze dvou paralelně zapojených rezistorů s odporem 130 Ohmů a výkonem 2 W každý. Pokud je však KS V-metr navržen pro vysokou úroveň výkonu, má smysl zdvojnásobit počet závitů sekundárního vinutí T1 (až 2 x 20 závitů). Tím se sníží potřebný ztrátový výkon rezistoru R1 4krát (v tomto případě by měl mít kondenzátor C2 dvojnásobnou kapacitu).

Kapacita každého z kondenzátorů C G a C1 " může být v rozsahu 2,4...3 pF (KT, KTK, KD pro provozní napětí 500 V při P ≥ 1 kW a 200...250 V při nižším výkon Kondenzátory C2 - pro libovolné napětí (KTK nebo jiné neindukční, jeden nebo 2 - 3 paralelně), kondenzátor C3 je malý trimr s limity změny kapacity 3...20 pF (KPK - M,). KT - 4). Požadovaná kapacita kondenzátoru C2 závisí na celkové hodnotě kapacity horního ramene kapacitního děliče, která zahrnuje kromě kondenzátorů C" + C1" i kapacitu C0 ~ 1 pF mezi. sekundární vinutí transformátoru T1 a středního vodiče Celková kapacita spodního ramene - C2 plus C3 při R1 = 68 Ohm by měla být cca 30x větší než kapacita horního kondenzátoru VD1 a VD2 - D311 C4, C5 a C6 - s kapacitou 0,0033... 0,01 µF (KM nebo jiné vysokofrekvenční), indikátor RA1 - M2003 s celkovým odchylkovým proudem 100 µA, proměnný rezistor R4 - 150 kOhm SP - 4 - 2m, trimovací rezistor R4 - 150 kOhm Rezistor R3 má odpor 10 kOhm - chrání indikátor před možným přetížením.

Hodnotu korekční indukčnosti L1 lze určit následovně. Při vyvažování zařízení (bez L1) je potřeba označit polohy rotoru ladícího kondenzátoru C3 na frekvencích 14 a 29 MHz, poté odpájet a změřit kapacitu v obou označených pozicích. Řekněme, že pro horní frekvenci vyjde kapacita o 5 pF menší a celková kapacita spodního ramene děliče je asi 130 pF, tj. rozdíl je 5/130 nebo asi 4 %. Proto je pro vyrovnání frekvence nutné snížit odpor nadloktí o ~ 4 % při frekvenci 29 MHz. Například s C1 + C0 = 5 pF je kapacitní reaktance Xc = 1/2πfС - j1100 Ohm, respektive Xc - j44 Ohm a L1 = XL1 / 2πf = 0,24 μH.

V původních zařízeních měla cívka L1 8...9 závitů s drátem PELSHO 0,29. Vnitřní průměr cívky je 5 mm, vinutí je těsné, následuje impregnace lepidlem BF-2 Konečný počet závitů je určen po instalaci. Zpočátku se vyvážení provádí na frekvenci 14 MHz, poté se frekvence nastaví na 29 MHz a počet závitů cívky L1 se zvolí tak, aby byl obvod vyvážen na obou frekvencích se stejnou polohou trimru C3.

Po dosažení dobrého vyvážení na středních a vysokých frekvencích nastavte frekvenci na 1,8 MHz, dočasně připájejte proměnný rezistor s odporem 15...20 kOhm místo rezistoru R2 a najděte hodnotu, při které je UOCT minimální. Hodnota odporu rezistoru R2 závisí na indukčnosti sekundárního vinutí T1 a leží v rozsahu 5...20 kOhm pro jeho indukčnost 40...200 μH (vyšší hodnoty odporu pro větší indukčnost).

V radioamatérských podmínkách se v indikátoru SWR metru nejčastěji používá mikroampérmetr s lineární stupnicí a odečítání se provádí podle vzorce SWR = (Ipad + Iref) / (Ipad -Iref), kde I v mikroampérech je hodnoty indikátoru v režimu „incident“ a „reflexe“. V tomto případě se nebere v úvahu chyba způsobená nelinearitou počáteční části charakteristik proudového napětí diod. Testování se zátěžemi různých velikostí při frekvenci 7 MHz ukázalo, že při výkonu asi 100 W byly hodnoty indikátoru v průměru o jeden dílek (1 µA) menší než skutečné hodnoty, při 25 W - 2,5...3 µA méně a při 10 W - o 4 uA. Z toho plyne jednoduché doporučení: u 100wattové varianty posuňte počáteční (nulovou) polohu jehly přístroje o jeden dílek nahoru a při použití 10 W (například při nastavování antény) přidejte další 4 µA údaj na stupnici v „odražené“ poloze. Příklad - naměřené hodnoty „incident/reflected“ jsou 100/16 µA a správné SWR bude (100 + 20) / (100 - 20) = 1,5. Při značném výkonu - 500 W nebo více - tato korekce není nutná.

Je třeba poznamenat, že všechny typy amatérských měřičů SWR (proudový transformátor, můstek, směrové vazební členy) udávají hodnoty koeficientu odrazu r a hodnotu SWR je pak třeba vypočítat. Mezitím je r hlavním ukazatelem stupně koordinace a SWR je odvozeným ukazatelem. To lze potvrdit tím, že v telekomunikacích je stupeň shody charakterizován tlumením nekonzistence (stejné r, pouze v decibelech). Drahá značková zařízení také poskytují odečet nazývaný návratová ztráta.

Co se stane, když se jako detektory použijí křemíkové diody? Pokud má germaniová dioda při pokojové teplotě mezní napětí, při kterém je proud diodou pouze 0,2...0,3 μA, je asi 0,045 V, pak je u křemíkové diody již 0,3 V. Proto, aby byla zachována hodnota přesnosti při přechodu na křemíkové diody je nutné zvýšit napěťové hladiny Uc a UT (!) více než 6x. V experimentu při výměně diod D311 za KD522 při P = 100 W, zatížení Zn = 75 Ohm a stejném Uc a UT byly získány následující hodnoty: před výměnou - 100/19 a SWR = 1,48, po výměně - 100/ 12 a vypočtené SWR = 1,27. Použití zdvojovacího obvodu pomocí diod KD522 dalo ještě horší výsledek - 100/11 a vypočtený SWR = 1,25.

Pouzdro snímače v samostatném provedení může být vyrobeno z mědi, hliníku nebo pájeno z desek oboustranné fólie ze sklolaminátu o tloušťce 1,5...2 mm. Náčrt takového návrhu je na obr. 8, a.

Pouzdro se skládá ze dvou oddílů, v jednom proti sobě jsou RF konektory (CP - 50 nebo SO - 239 s přírubami o rozměrech 25x25 mm), propojka z drátu o průměru 1,4 mm v polyetylenové izolaci o průměru 4,8 mm (z kabelu RK50 - 4), proudový transformátor T1, kondenzátory kapacitního děliče a kompenzační cívky L1, v ostatních - odpory R1, R2, diody, ladicí a blokovací kondenzátory a malorozměrový nízkofrekvenční konektor. T1 kolíky minimální délky. Spojovací bod kondenzátorů C1" a C1" s cívkou L1 "visí ve vzduchu" a spojovací bod kondenzátorů C4 a C5 střední svorky konektoru X3 je připojen k tělu přístroje.

Příčky 2, 3 a 5 mají stejné rozměry. V přepážce 2 nejsou žádné otvory, ale v přepážce 5 je vytvořen otvor pro specifický nízkofrekvenční konektor, přes který bude jednotka indikátoru připojena. Ve střední propojce 3 (obr. 8, b) je vybrána fólie kolem tří otvorů na obou stranách a do otvorů jsou instalovány tři průchozí vodiče (např. mosazné šrouby M2 a MZ). Náčrty bočních stěn 1 a 4 jsou znázorněny na Obr. 8, c. Tečkované čáry znázorňují spojovací body před pájením, které se provádí na obou stranách pro větší pevnost a pro zajištění elektrického kontaktu.

K nastavení a kontrole měřiče SWR potřebujete standardní zatěžovací odpor 50 Ohmů (ekvivalent antény) s výkonem 50...100 W. Jedna z možných radioamatérských konstrukcí je na Obr. 11. Používá běžný rezistor TVO s odporem 51 Ohmů a ztrátovým výkonem 60 W (rozměry obdélníku 45 x 25 x 180 mm).

Uvnitř tělesa keramického odporu je dlouhý válcový kanál naplněný odporovou látkou. Rezistor by měl být pevně přitlačen ke spodní části hliníkového pouzdra. To zlepšuje odvod tepla a vytváří distribuovanou kapacitu, která zlepšuje výkon v širokém pásmu. Pomocí přídavných rezistorů se ztrátovým výkonem 2 W je vstupní zátěžový odpor nastaven v rozsahu 49,9...50,1 Ohmů. S malým korekčním kondenzátorem na vstupu (~ 10 pF) lze pomocí tohoto odporu získat zátěž s SWR ne horším než 1,05 ve frekvenčním pásmu do 30 MHz. Vynikající zátěže jsou získávány ze speciálních malých odporů typu P1 - 3 s nominální hodnotou 49,9 Ohmů, které vydrží značný výkon při použití externího radiátoru.

Byly provedeny srovnávací testy měřidel SWR od různých společností a zařízení popsaných v tomto článku. Test spočíval v připojení nesrovnatelné zátěže 75 Ohm (ekvivalent továrně vyrobené 100 W antény) k vysílači s výstupním výkonem asi 100 W přes testovací 50ohmový SWR metr a provedení dvou měření. Jeden je při připojení pomocí krátkého kabelu RK50 o délce 10 cm, druhý je přes kabel RK50 o délce ~ 0,25λ. Čím menší je rozptyl hodnot, tím je zařízení spolehlivější.

Při frekvenci 29 MHz byly získány následující hodnoty SWR:

DRAKE WH - 7......1,46/1,54
DIAMANT SX - 100......1,3/1,7
ALAN KW - 220......1,3/1,7
ROGER RSM-600......1,35/1,65
UT1MA......1,44/1,5

Se zátěží 50 Ohmů pro libovolnou délku kabelů všechna zařízení vykazovala SWR „harmonicky“< 1,1.

Důvod velkého rozptylu v odečtech RSM-600 byl zjištěn během jeho studie. Toto zařízení nepoužívá jako snímač napětí kapacitní dělič, ale snižovací napěťový transformátor s pevným transformačním poměrem. Odpadají tak „problémy“ kapacitního děliče, ale snižuje se spolehlivost zařízení při měření vysokých výkonů (maximální výkon RSM - 600 - pouze 200/400 W). V jeho obvodu není žádný ladící prvek, takže zatěžovací rezistor proudového transformátoru musí mít vysokou přesnost (alespoň 50 ± 0,5 Ohmů), ale ve skutečnosti byl použit odpor s odporem 47,4 Ohmů. Po jeho nahrazení rezistorem 49,9 Ohm se výsledky měření výrazně zlepšily - 1,48/1,58. Možná stejný důvod je spojen s velkým rozptylem hodnot ze zařízení SX - 100 a KW - 220.

Měření s bezkonkurenčním zatížením pomocí přídavného čtvrtvlnného 50 ohmového kabelu je spolehlivý způsob kontroly kvality měřiče SWR. Všimněme si tří bodů:

K takovému testu můžete použít i zátěž 50 Ohmů, pokud k jeho vstupu připojíte paralelně kondenzátor, například v podobě malého kousku koaxiálního kabelu otevřeného na konci. Spojení je pohodlně provedeno pomocí koaxiálního T-kusu. Experimentální data - u segmentu RK50 o délce 28 cm na frekvenci 29 MHz měla taková kombinovaná zátěž SWR - 1,3 a při délce 79 cm - SWR - 2,5 (libovolnou zátěž k metru SWR připojte pouze s 50 ohmový kabel).
Skutečná SWR ve vedení přibližně odpovídá průměru dvou naměřených hodnot (s a bez dalšího čtvrtvlnného kabelu).
Při měření skutečného zařízení s anténou-napáječem mohou nastat potíže v důsledku toku proudu na vnější povrch opletení kabelu. Za přítomnosti takového proudu může změna délky podavače zespodu vést ke změně tohoto proudu, což povede ke změně zatížení podavače a skutečného SWR. Vliv vnějšího proudu snížíte srolováním podavače vstupujícího do místnosti ve formě pole 15...20 závitů o průměru 15...20 cm (ochranná tlumivka).

Literatura

D. Lechner, P. Finck. Odesílatel Kurzwellen. - Berlín: Militarverlag, 1979.
W.B. Bruene- Vnitřní obrázky směrových wattmetrů. - QST, duben 1959.
D. DeMaw. In-line RF měření výkonu. - QST, prosinec 1969.
W. Orr, S. Cowan. Příručka paprskové antény. - RAC, USA, 1993.
Beketov V., Kharchenko K. Měření a zkoušky při návrhu a seřízení radioamatérských antén. - M.: Komunikace, 1971.

Anténa- zařízení, které převádí kmity elektrického proudu na vlnu elektromagnetického pole (rádiovou vlnu) a naopak.

Antény jsou reverzibilní zařízení, to znamená, že stejně jako anténa funguje pro vysílání, bude fungovat i pro příjem, pokud funguje efektivně pro příjem, bude dobře fungovat i pro vysílání.

Podavač- kabel spojující radiostanici s anténou.
Kabely se dodávají v různých impedancích a provedeních.
Vzhledem k tomu, že v civilních radiostanicích je impedance výstupu/vstupu 50 Ohmů a výstup je nesymetrický, jako napáječ se nám hodí koaxiální kabely s charakteristickou impedancí 50 Ohm, např.: RK 50-3-18 nebo RG 8 nebo RG 58.
Není třeba zaměňovat vlnovou impedanci a ohmickou impedanci. Pokud změříte odpor kabelu testerem, tester ukáže 1 ohm, ačkoli vlnová impedance tohoto kabelu může být 75 ohmů.
Charakteristická impedance koaxiálního kabelu závisí na poměru průměrů vnitřního vodiče a vnějšího vodiče (kabel s charakteristickou impedancí 50 Ohmů má silnější středové jádro než kabel 75 Ohm stejného vnějšího průměru).

SWR- koeficient stojatých vln, to znamená poměr výkonu, který jde po kabelu k anténě, a výkonu, který se vrací po kabelu, odrážející se od antény kvůli tomu, že její odpor není roven odporu kabelu.
Ano, vysokofrekvenční napětí neprochází dráty jako stejnosměrný proud, pokud má zátěž nebo kabel špatnou charakteristickou impedanci, může se odrážet od zátěže.
SWR ukazuje kvalitu přenosu energie z rádiové stanice k anténě a zpět, čím nižší SWR, tím lepší je shoda mezi rádiovou stanicí a napáječem a anténou. SWR nesmí být menší než 1.
SWR neudává účinnost antény a na jaké frekvenci pracuje efektivněji. Například SWR bude 1, pokud je na konec kabelu připojen 50 Ohmový odpor, ale nikdo vás neuslyší na rezistoru a vy neuslyšíte nikoho na něm.

Jak funguje anténa?

Střídavý proud, jak známo, mění svou polaritu s určitou frekvencí. Pokud mluvíme o 27 MHz, pak 27 milionůkrát za sekundu změní jeho polarita (+/-). V souladu s tím se elektrony v kabelu pohybují 27 milionůkrát za sekundu zleva doprava a poté zprava doleva. Vezmeme-li v úvahu, že elektrony běží rychlostí světla 300 milionů metrů za sekundu, pak pro frekvenci 27 megahertzů zvládnou uběhnout pouze 11 metrů (300/27), než se změní aktuální polarita, a pak se vrátí zpět.
Vlnová délka je vzdálenost, kterou elektrony urazí, než jsou staženy zpět změnou polarity zdroje.
Pokud na výstup radiostanice připojíme kus drátu, jehož druhý konec prostě visí ve vzduchu, budou v něm běhat elektrony, běžící elektrony vytvářejí kolem vodiče magnetické pole a na jeho konci elektrostatický potenciál, který se bude měnit s frekvencí, na které radiostanice pracuje, to znamená, že drát vytvoří rádiové vlny.
Minimální vzdálenost, kterou musí elektrony urazit, aby účinně přeměnily střídavý proud na rádiové vlny a rádiové vlny na proud, je 1/2 vlnové délky.
Protože každý proudový (napěťový) zdroj má dvě svorky, minimální účinná anténa se skládá ze dvou kusů drátu dlouhého 1/4 vlnové délky (1/2 děleno 2), přičemž jeden kus drátu je připojen k jedné svorce zdroje (výstup rádia). stanice), další na jiný výstup.
Jeden z vodičů se nazývá vyzařovací a je připojen k centrálnímu jádru kabelu, druhý je „protizávaží“ a je připojen k opletení kabelu.
* Pokud umístíte 2 kusy drátu každý o délce 1/4 vlnové délky nad sebe, odpor takové antény bude přibližně 75 Ohmů, navíc bude symetrická, to znamená, že ji spojíte přímo s koaxiálním ( není symetrický) kabel není dobrý nápad.

Počkat, jak potom fungují zkrácené antény (třeba 2 metry na 27 MHz) a antény tvořené pouze pinem na autě?
U kolíku na autě je kolík prvním kusem drátu („emitor“) a tělo automobilu je druhým drátem („protizávaží“).
U zkrácených antén je část drátu stočena do cívky, to znamená, že pro elektrony je délka pinu rovna 1/4 vlnové délky (2 metry 75 cm při 27 MHz) a pro majitele pinu jsou to pouhé 2 metry, zbytek je v cívce, která je skryta před povětrnostními vlivy u paty antény.

Co se stane, když k rádiové stanici připojíte velmi krátké nebo velmi dlouhé dráty jako anténu?
Jak bylo uvedeno výše, vlnová impedance výstupu/vstupu rádiové stanice je 50 ohmů, anténa, která je pro ni zátěží, musí mít také odpor 50 ohmů.
Vodiče kratší nebo delší než 1/4 vlnové délky budou mít jinou charakteristickou impedanci. Pokud jsou dráty kratší, pak elektrony stihnou dosáhnout konce drátu a chtějí běžet dále, než budou taženy zpět, podle toho se zahrabou na konec drátu, pochopí, že došlo k přerušení tam, to znamená, je velký, nekonečný odpor a odpor celé antény bude tím větší, čím více, tím kratší drát. Příliš dlouhý drát také nebude správně fungovat, jeho odpor bude také vyšší, než je nutné.
Je nemožné, aby byla elektricky krátká anténa účinná, vždy ztratí 1/4 elektrické délky, vyžaduje přizpůsobení odporu.
* Rozdíl mezi „elektricky krátkým“ a „fyzicky krátkým“ je v tom, že drát dostatečné délky můžete zkroutit do cívky, ale fyzicky cívka nebude tak dlouhá. Taková anténa bude docela účinná, ale na malém počtu kanálů a v každém případě ztratí na pinu 1/4 vlnové délky.
Důležité je také pochopit, že poměrně hodně také záleží na úhlu, pod kterým jsou k sobě vodiče antény, zářič a protizávaží umístěny – její směrovosti (směru jejího vyzařování) a její vlnové impedanci.

Existuje také takový jev, jako je koeficient zkracování antény, tento jev je způsoben tím, že vodiče jsou tlusté a konec vodiče má kapacitu vůči okolnímu prostoru. Čím silnější je vodič antény a čím vyšší frekvence musí anténa pracovat, tím větší je zkrácení. Také čím tlustší je vodič, ze kterého je anténa vyrobena, tím je širokopásmová (tím více kanálů pokrývá).

Směrové antény a polarizace záření

Antény jsou:
+ S horizontální polarizací - anténní vodiče jsou umístěny horizontálně;
+ S vertikální polarizací - vodiče jsou uspořádány vertikálně.
Pokud se pokusíte přijímat signály vysílané anténou s horizontální polarizací na anténě s vertikální polarizací, dojde ke ztrátě 2x (3 dB) oproti příjmu na anténě stejné polarizace jako je vysílací.

Kromě toho mohou být antény:
+ Směrové - když vysílání a příjem vln probíhá jedním nebo více směry.
+ Nesměrové (s kruhovým vyzařovacím diagramem) - když jsou rádiové vlny vysílány a přijímány rovnoměrně ze všech směrů.

Příklad: vertikální kolík má kruhový vyzařovací diagram v horizontální rovině, to znamená, že rovnoměrně vysílá a přijímá rádiové vlny ze zdrojů kolem sebe.

Co je zisk antény?

Pokud mluvíme konkrétně o zesílení antény, a ne o zesilovači připojeném k anténě a vyžadujícím napájecí vodiče, pak zesílení antény je její schopnost soustředit rádiové vlny v určité rovině nebo směru, kde se nacházejí korespondenti požadované pro komunikaci.
Například dva svisle umístěné kolíky o 1/4 vlnové délce (vertikální dipól) vyzařují rovnoměrně v kruhu, ale to je, když se na to podíváte shora, a pokud ze strany, ukáže se, že část energie je vyzařována do zemi a část do vesmíru. Dipólový zisk je 0 dBd. V zemi a ve vesmíru pro nás neexistují žádné užitečné signály, proto lze změnou konfigurace dipólu (prodloužením jedné jeho části na 5/8 vlnové délky) zajistit koncentraci záření v horizontu a do vesmíru a do země bude vyzařováno jen málo záření, bude zisk takové antény přibližně 6 dBd.

Máte-li zájem dozvědět se podrobně, jak fungují antény a napáječe, a vidět kompletní vzorce, přečtěte si knihu: K. Rothhammel Antennas.

Připomeňme si to hlavní:

Vlnová délka = 300 / frekvence komunikačního kanálu

Minimální efektivní délka antény = vlnová délka / 2

Čím tlustší jsou vodiče, ze kterých je anténa vyrobena, tím větší je podíl zkracovacího faktoru na její délce.

SWR udává kvalitu přenosu energie z rádia do antény, ale nevypovídá o účinnosti antény.

Nyní příklady:
300 / 27,175 = 11 metrů 3 centimetry vlnová délka.
Celá anténa pro efektivní provoz musí mít délku 5 metrů 51 centimetrů, respektive pin bude mít délku 2 metry 76 centimetrů.
Vezmeme-li v úvahu K_shortening, pro kolík vyrobený z trubky o průměru 20 mm bude délka kolíku přibližně 2 metry 65 centimetrů.

Jaké antény se obvykle používají na civilním pásmu?

Anténa 1/4 GP ("gepeshka" nebo "quadruple")

Kolík na zadlabací nebo magnetické základně, uvnitř kterého je instalována prodlužovací cívka, která přidává až 1/4 jeho elektrické délky. Protizávažím je karoserie, která je spojena buď přímo (u vestavěných antén), nebo přes kapacitu kondenzátoru tvořenou základnou magnetu a povrchem karoserie.

Na vysokofrekvenčních pásmech, jako je LPD a PMR, se obvykle používají gapy nebo 5/8, a to i v autě a v nositelné verzi se v základní verzi používají kolineární antény (anténní systémy několika 1/2 nebo 5; /8 antén elektricky a mechanicky propojených, což umožňuje dosáhnout K_gain antény 10 dbi a více, to znamená stlačit záření do tenké horizontální placky).

Poměr stojatých vln

Poměr stojatých vln- Poměr největší hodnoty amplitudy intenzity elektrického nebo magnetického pole stojaté vlny v přenosovém vedení k nejmenší.

Charakterizuje míru shody mezi anténou a napáječem (mluví také o přizpůsobení výstupu vysílače a napáječe) a je frekvenčně závislá veličina. Reciproká hodnota SWR se nazývá KBV - koeficient postupné vlny. Je třeba rozlišovat mezi hodnotami SWR a VSWR (poměr stojatých vln napětí): první se počítá podle výkonu, druhá podle amplitudy napětí a v praxi se používá častěji; obecně jsou tyto pojmy ekvivalentní.

Koeficient stojaté vlny napětí se vypočítá pomocí vzorce: ,
Kde U 1 A U 2- amplitudy dopadajícího a odraženého vlnění.
Je možné vytvořit spojení mezi KCBH a koeficientem odrazu Г:
Hodnotu koeficientu stojaté vlny lze také získat z výrazů pro S-parametry (viz níže).

V ideálním případě je VSWR = 1, což znamená, že nedochází k žádné odražené vlně. Když se objeví odražená vlna, SWR se zvyšuje přímo úměrně stupni nesouladu mezi dráhou a zátěží. Přípustné hodnoty VSWR při provozní frekvenci nebo frekvenčním pásmu pro různá zařízení jsou upraveny v technických specifikacích a GOST. Typicky přijatelné hodnoty koeficientu se pohybují od 1,1 do 2,0.

Hodnota SWR závisí na mnoha faktorech, například:

Charakteristická impedance mikrovlnného kabelu a zdroje mikrovlnného signálu
Nehomogenity, adheze v kabelech nebo vlnovodech
Kvalita řezání kabelů v mikrovlnných konektorech (konektory)
Dostupnost adaptérových konektorů
Odpor antény v místě připojení kabelu
Kvalita výroby a nastavení zdroje signálu a spotřebiče (antény atd.)

VSWR se měří například pomocí dvou směrových vazebních členů připojených k cestě v opačném směru. V kosmické technologii se VSWR měří pomocí SWR senzorů zabudovaných do vlnovodů. Moderní síťové analyzátory mají také vestavěné snímače VSWR.
Při provádění měření VSWR je nutné počítat s tím, že útlum signálu v kabelu vede k chybám měření. To je vysvětleno skutečností, že jak dopadající, tak odražené vlny procházejí útlumem. V takových případech se VSWR vypočítá takto:

Kde NA- koeficient útlumu odražené vlny, který se vypočítá takto: ,
Zde V- specifický útlum, dB/m;
L- délka kabelu, m;
a faktor 2 zohledňuje skutečnost, že signál je utlumen při přenosu ze zdroje mikrovlnného signálu k anténě a na cestě zpět. Takže při použití kabelu PK50-7-15 je specifický útlum na CB frekvencích (asi 27 MHz) 0,04 dB/m, pak při délce kabelu 40 m zaznamená odražený signál útlum 0,04 2 40 = 3,2 dB. To povede k tomu, že při skutečné hodnotě VSWR 2,00 bude zařízení ukazovat pouze 1,38; s reálnou hodnotou 3,00 přístroj ukáže cca 2,08.

Špatná (vysoká) hodnota SWR(N) zátěže vede nejen ke zhoršení účinnosti v důsledku snížení užitečného výkonu dodávaného do zátěže. Možné jsou i další důsledky:

Porucha výkonného zesilovače nebo tranzistoru, jelikož na jeho výstupu (kolektoru) se sčítá (v nejhorším případě) napětí výstupního signálu a odražená vlna, což může překročit maximální přípustné napětí polovodičového přechodu.
Zhoršení nerovnoměrnosti frekvenční charakteristiky dráhy.
Buzení pářících kaskád.

K odstranění tohoto je možné použít pojistné ventily nebo oběhová čerpadla. Pokud ale pracují delší dobu při špatné zátěži, mohou selhat. Pro přenosová vedení s nízkým výkonem lze použít odpovídající atenuátory.

Vztah mezi VSWR a S-parametry kvadrupólové sítě

Poměr stojatých vln lze jednoznačně vztáhnout k přenosovým parametrům kvadripólové sítě (S-parametry):

kde je komplexní koeficient odrazu signálu od vstupu měřené cesty;

Analogy SWR v zahraničních publikacích

VSWR - úplný analog VSWR
SWR - úplný analog SWR

Poznámky

Nadace Wikimedia.

2010.
Poté, co je anténa nainstalována, musí být nastavena na minimální hodnotu SWR uprostřed rozsahu provozních frekvencí, nebo pokud je určena pro provoz pouze na jedné frekvenci, na minimální hodnotu SWR na této frekvenci.

Co je SWR? SWR - poměr stojatých vln - je mírou přizpůsobení trasy antény-napáječe. Ukazuje procento ztráty výkonu v anténě. Ztráty výkonu při různých hodnotách SWR jsou uvedeny v tabulce 1.

Tabulka 1. Výkonové ztráty při různých hodnotách SWR

Obr. 1. Schéma zapojení měřiče SWR

Uvažujme příklad ladění antény na průměrnou frekvenci mřížky C (frekvence 27,205 MHz) změnou délky kolíku. Nejprve musíte změřit hodnotu SWR na kanálu 1 mřížky C. Poté na posledním (40) kanálu mřížky C. Pokud je hodnota SWR v obou případech větší než 3, pak je anténa nainstalována nesprávně, není navržena pracovat v tomto rozsahu nebo má poruchu. Pokud je SWR naměřená na kanálu 1 větší než hodnota SWR na kanálu 40, pak je potřeba délku pinu zkrátit, pokud naopak, pak je potřeba pin prodloužit (vytlačit z držáku). Stojíme na 20. kanálu C mřížky, změříme SWR, zapamatujeme si jeho hodnotu. Odšroubujeme šrouby zajišťující čep, posuneme jej o 7-10 mm požadovaným směrem, utáhneme šrouby a znovu zkontrolujeme SWR. Pokud je čep zatlačen až na doraz a SWR je stále vysoko, budete muset čep fyzicky zkrátit. Pokud je kolík vysunutý co nejvíce, budete muset zvětšit délku odpovídající cívky. Čep nainstalujeme doprostřed držáku. Odkousneme 5-7 mm, změříme SWR a znovu ukousneme. Zároveň dbáme na to, aby se hodnota SWR snižovala. Jakmile dosáhne minima a začne se zvětšovat, přestaneme se špendlíku vysmívat a následně upravíme jeho délku změnou polohy v anténě. Tím najdeme minimální SWR.

Vezměte prosím na vědomí, že anténa by měla být nastavena pouze na místě KONEČNÉ instalace. To znamená, že pokud anténu přesunete na jiné místo, bude nutné ji znovu naladit.

Pokud dostanete SWR asi 1,1-1,3, je to vynikající výsledek.

Pokud dostanete SWR cca 1,3-1,7, tak to také není špatné a nemáte se čeho bát.

Pokud je SWR 1,8 - 2, pak byste si měli dát pozor na ztráty na VF konektorech (nesprávné přestřižení kabelu, špatné připájení centrálního jádra kabelu atd.) U antény bude taková úroveň přizpůsobení znamenat, že má problémy s párováním a potřebuje doladit.

SWR 2.1 - 5 znamená zjevnou poruchu antény nebo její nesprávnou instalaci. SWR větší než 5 znamená přerušení centrálního jádra v kabelu nebo anténě.

Z jiného zdroje

Délky 50ohmového kabelu v půlvlnách, režim „půlvlnný opakovač“ (platí pro kabely s pevnou polyetylenovou izolací centrálního jádra)

Počet polovičních vln
Mřížka „C“ Mřížka „D“ Mřížka „C“ a „D“

Průměrná frekvence MHz
27.5

Délka kabelu
1 3,639 m 3,580 m 3,611 m
2 7,278 m 7,160 m 7,222 m
3 10,917 m 10,739 m 10,833 m
4 14,560 m 14,319 m 14,444 m
5 18,195 m 17,899 m 18,055 m

Při instalaci a konfiguraci radiokomunikačních systémů se často měří určitá ne zcela jasná veličina zvaná SWR. Jaká je tato charakteristika, kromě frekvenčního spektra uvedeného v charakteristikách antény?
Odpovídáme:
Poměr stojatých vln (SWR), poměr postupných vln (TWR), zpětný útlum jsou pojmy, které charakterizují stupeň přizpůsobení vysokofrekvenční cesty.
Ve vysokofrekvenčních přenosových vedeních určuje přizpůsobení impedance zdroje signálu charakteristické impedanci vedení podmínky přenosu signálu. Když jsou tyto odpory stejné, nastává ve vedení režim postupné vlny, ve kterém se veškerý výkon zdroje signálu přenáší na zátěž.

Odpor kabelu měřený při stejnosměrném proudu testerem bude vykazovat buď přerušený obvod, nebo zkrat v závislosti na tom, co je připojeno k druhému konci kabelu, a charakteristická impedance koaxiálního kabelu je určena poměrem průměrů vnitřního kabelu. a vnější vodiče kabelu a charakteristiky izolátoru mezi nimi. Charakteristická impedance je odpor, který vedení poskytuje postupné vlně vysokofrekvenčního signálu. Charakteristická impedance je podél vedení konstantní a nezávisí na jeho délce. Pro rádiové frekvence je charakteristická impedance vedení považována za konstantní a čistě aktivní. Přibližně se rovná:
kde L a C jsou distribuovaná kapacita a indukčnost vedení;

Kde: D je průměr vnějšího vodiče, d je průměr vnitřního vodiče, je dielektrická konstanta izolantu.
Při výpočtu vysokofrekvenčních kabelů se člověk snaží získat optimální návrh, který poskytuje vysoké elektrické vlastnosti s nejmenší spotřebou materiálů.
Při použití mědi pro vnitřní a vnější vodiče vysokofrekvenčního kabelu platí následující poměry:
minimálního útlumu v kabelu je dosaženo poměrem průměrů

Maximální elektrické pevnosti je dosaženo, když:

maximální přenášený výkon při:

Na základě těchto vztahů byly vybrány charakteristické impedance vysokofrekvenčních kabelů vyráběných průmyslem.
Přesnost a stabilita parametrů kabelu závisí na výrobní přesnosti průměrů vnitřních a vnějších vodičů a stabilitě dielektrických parametrů.
V dokonale sladěné linii není žádný odraz. Když je impedance zátěže rovna charakteristické impedanci přenosového vedení, dopadající vlna je zcela absorbována zátěží a nevznikají žádné odražené nebo stojaté vlny. Tento režim se nazývá režim postupné vlny.
Když dojde ke zkratu nebo přerušení obvodu na konci vedení, dopadající vlna se zcela odrazí zpět. Odražená vlna se přičte k dopadající a výsledná amplituda v libovolném úseku vedení je součtem amplitud dopadajících a odražených vln. Maximální napětí se nazývá antinoda, minimální napětí se nazývá napěťový uzel. Uzly a antinody se vzhledem k přenosové lince nepohybují. Tento režim se nazývá režim stojatých vln.
Pokud je na výstupu přenosové linky připojena náhodná zátěž, odrazí se zpět pouze část dopadající vlny. V závislosti na míře nesouladu se odražená vlna zvyšuje. V lince jsou současně zaváděny stojaté a postupné vlny. Jedná se o smíšený nebo kombinovaný vlnový režim.
Poměr stojatých vln (SWR) je bezrozměrná veličina, která charakterizuje poměr dopadajících a odražených vln v přímce, tedy míru přiblížení k módu postupné vlny:
; jak lze vidět z definice, SWR se může měnit od 1 do nekonečna;
SWR se mění úměrně poměru zátěžového odporu k charakteristické impedanci vedení:

Koeficient postupné vlny je převrácená hodnota SWR:
KBV= se může měnit od 0 do 1;

Návratová ztráta je poměr výkonů dopadajících a odražených vln, vyjádřený v decibelech.

nebo naopak:
Zpětné ztráty je vhodné použít při posuzování účinnosti napájecí trasy, kdy ztráty kabelu vyjádřené v dB/m lze jednoduše sečíst se ztrátami při zpětném vedení.
Výše ztráty nesouladu závisí na SWR:
v časech resp v decibelech.
Přenášená energie s nepřizpůsobenou zátěží je vždy menší než s přizpůsobenou zátěží. Vysílač pracující pro nepřizpůsobenou zátěž nedodává do vedení veškerý výkon, který by dodal přizpůsobené zátěži. Ve skutečnosti se nejedná o ztrátu ve vedení, ale o snížení výkonu dodávaného do vedení vysílačem. Do jaké míry SWR ovlivňuje redukci, je vidět z tabulky:

	Výkon vstupující do zátěže	Návratová ztráta R.L.

Je důležité pochopit, že:

SWR je stejný v jakékoli části vedení a nelze jej upravit změnou délky vedení. Pokud se odečty měřiče SWR při pohybu podél vedení výrazně liší, může to indikovat účinek antény napáječe způsobený proudem tekoucím po vnější straně opletení koaxiálního kabelu a/nebo špatnou konstrukcí měřiče, ale ne to, že se SWR mění podél vedení.
Odražený výkon se nevrací do vysílače a nezahřívá jej ani nepoškozuje. Poškození může být způsobeno provozováním koncového stupně vysílače s neodpovídajícím zatížením. Výstup z vysílače, protože napětí výstupního signálu a odražená vlna mohou být na jeho výstupu v nepříznivém případě kombinovány, může nastat v důsledku překročení maximálního dovoleného napětí polovodičového přechodu.
Vysoká SWR v koaxiálním napáječi, způsobená výrazným nesouladem mezi charakteristickou impedancí vedení a vstupní impedancí antény, sama o sobě nezpůsobuje vzhled vysokofrekvenčního proudu na vnějším povrchu opletu kabelu a záření napáječe. čára.

SWR se měří např. pomocí dvou směrových vazebních členů zapojených do trasy v opačných směrech nebo pomocí měřicího můstkového reflektometru, který umožňuje získat signály úměrné dopadajícímu a odraženému signálu.

K měření SWR lze použít různé přístroje. Složitá zařízení zahrnují generátor rozmítací frekvence, který vám umožní vidět panoramatický obrázek SWR. Jednoduchá zařízení se skládají z vazebních členů a indikátoru a zdrojem signálu je externí, například rozhlasová stanice.

Například dvoujednotkový RK2-47 pomocí širokopásmového můstkového reflektometru poskytoval měření v rozsahu 0,5-1250 MHz.

P4-11 sloužil k měření VSWR, fáze koeficientu odrazu, modulu a fáze koeficientu přenosu v rozsahu 1-1250 MHz.
Importované přístroje pro měření SWR, které se staly klasikou od Bird a Telewave:

Nebo jednodušší a levnější:

Jednoduché a levné panoramatické měřiče od AEA jsou oblíbené:

Měření SWR lze provádět jak v konkrétním bodě spektra, tak v panoramatu. V tomto případě může obrazovka analyzátoru zobrazovat hodnoty SWR ve specifikovaném spektru, což je výhodné pro ladění konkrétní antény a eliminuje chyby při ořezávání antény.
Pro většinu systémových analyzátorů existují kontrolní hlavy - reflektometrické můstky, které umožňují měřit SWR s vysokou přesností ve frekvenčním bodě nebo v panoramatu:

Praktické měření spočívá v připojení měřiče ke konektoru testovaného zařízení nebo k otevřené cestě při použití zařízení průchozího typu. Hodnota SWR závisí na mnoha faktorech:

Ohyby, vady, nehomogenity, pájky v kabelech.
Kvalita řezání kabelů v radiofrekvenčních konektorech.
Dostupnost adaptérových konektorů
Do kabelů se dostává vlhkost.

Při měření SWR antény přes ztrátový napáječ se testovací signál ve vedení utlumí a napáječ zanese chybu odpovídající ztrátám v něm. Dopadající i odražené vlny zaznamenají útlum. V takových případech se VSWR počítá:
Kde k - koeficient útlumu odražené vlny, který se vypočítá: k=2BL; V- specifický útlum, dB/m; L- délka kabelu, m, zatímco
faktor 2 počítá s tím, že signál je utlumen dvakrát - na cestě k anténě a na cestě od antény ke zdroji, na cestě zpět.
Například při použití kabelu se specifickým útlumem 0,04 dB/m bude útlum signálu na délce napájecího vedení 40 metrů 1,6 dB v každém směru, celkem tedy 3,2 dB. To znamená, že místo skutečné hodnoty SWR = 2,0 zařízení zobrazí 1,38; při SWR=3,00 zařízení ukáže asi 2,08.

Pokud například testujete napájecí cestu se ztrátou 3 dB, anténu s SWR 1,9 a používáte 10W vysílač jako zdroj signálu pro průtokoměr, pak bude dopadající výkon měřený měřičem 10 W Dodávaný signál bude napáječem zeslaben 2x, 0,9 příchozího signálu se odrazí od antény a nakonec se odražený signál na cestě k zařízení ještě 2x utlumí. Zařízení poctivě ukáže poměr dopadajícího a odraženého signálu: dopadající výkon je 10 W a odražený výkon je 0,25 W. SWR bude 1,37 místo 1,9.

Pokud použijete zařízení s vestavěným generátorem, pak výkon tohoto generátoru nemusí stačit k vytvoření požadovaného napětí na detektoru odražených vln a uvidíte šumovou stopu.

Obecně platí, že úsilí vynaložené na snížení SWR pod 2:1 v žádném koaxiálním vedení nevede ke zvýšení účinnosti vyzařování antény a je vhodné v případech, kdy je ochranný obvod vysílače spuštěn např. při SWR> 1,5 resp. frekvenčně závislé obvody připojené k podavači jsou narušeny.

Naše společnost nabízí širokou škálu měřicích zařízení od různých výrobců:
M.F.J.
MFJ-259– vcelku snadno ovladatelný přístroj pro komplexní měření parametrů systémů pracujících v rozsahu od 1 do 170 MHz.

Měřič SWR MFJ-259 je velmi kompaktní a lze jej použít buď s externím nízkonapěťovým zdrojem napájení nebo s interní sadou baterií AA.

MFJ-269
SWR metr MFJ-269 je kompaktní kombinované zařízení s autonomním napájením.
Indikace provozních režimů se provádí na displeji z tekutých krystalů a výsledky měření - na LCD a ukazovacích přístrojích umístěných na předním panelu.
MFJ-269 umožňuje provádět velké množství doplňkových anténních měření: RF impedance, ztráty kabelů a jejich elektrické délky až do bodu přerušení nebo zkratu.

Specifikace
Frekvenční rozsah, MHz
Měřené charakteristiky	elektrická délka (ve stopách nebo stupních); ztráty v napájecích vedeních (dB); kapacita (pF); impedance nebo hodnota Z (ohmy); impedanční fázový úhel (ve stupních); indukčnost (μH); reaktance nebo X (ohm); aktivní odpor nebo R (ohm); rezonanční frekvence (MHz); návratová ztráta (dB); frekvence signálu (MHz); SWR (programovatelné Zo).
	200x100x65 mm

Pracovní frekvenční rozsah měřiče SWR je rozdělen do podrozsahů: 1,8...4 MHz, 27...70 MHz, 415...470 MHz, 4,0...10 MHz, 70...114 MHz, 10. ..27 MHz, 114...170 MHz

SWR a měřiče výkonuKometa
Řada měřičů výkonu a SWR Comet je zastoupena třemi modely: CMX-200 (měřič SWR a výkonu, 1,8-200 MHz, 30/300/3 kW), CMX-1 (měřič SWR a výkonu, 1,8-60 MHz, 30/300/3 kW) a největšího zájmu CMX2300 T (měřič SWR a výkonu, 1,8-60/140-525 MHz, 30/300/3 kW, 20/50/200 W)
CMX2300T
Měřič výkonu a SWR CMX-2300 se skládá ze dvou nezávislých systémů v rozsahu 1,8-200 MHz a 140-525 MHz s možností současného měření těchto rozsahů. Průchozí struktura zařízení a v důsledku toho nízká ztráta energie umožňuje provádět měření po dlouhou dobu.

Specifikace
	Rozsah M1	Rozsah M2
Frekvenční rozsah	1,8 - 200 MHz	140 - 525 MHz
Oblast měření výkonu	0–3KW (HF), 0–1KW (VHF)
Rozsah měření výkonu
Chyba měření výkonu	±10 % (plný rozsah)
Oblast měření SWR	od 1 do nekonečna
Odpor
Zbytkové SWR	1,2 nebo méně
Ztráta vložení	0,2 dB nebo méně
Minimální výkon pro měření SWR	Přibližně 6W.
	ve tvaru M
Napájecí zdroj pro podsvícení	11 - 15V DC, přibližně 450 mA
Rozměry (údaje v závorkách včetně výstupků)	250 (Š) x 93 (98) (V) x 110 (135) (H)
	Kolem roku 1540

Měřiče výkonu a SWRNissen
Práce na místě často nevyžaduje složité zařízení, které poskytuje úplný obraz, ale spíše funkční a snadno použitelné zařízení. Měřiče výkonu a SWR řady Nissen jsou přesně takovými „tahouny“.
Jednoduchá průchozí struktura a vysoký výkonový limit až 200 W spolu s frekvenčním spektrem 1,6-525 MHz dělají z přístrojů Nissen velmi cenného pomocníka tam, kde není potřeba složitá linková charakteristika, ale spíše rychlá a přesná měření.
NISSEI TX-502
Typickým představitelem řady měřičů Nissen je Nissen TX-502. Přímé a zpětné měření ztrát, měření SWR, ukazatelový panel s dobře viditelným dělením. Maximální funkčnost s lakonickým designem. A zároveň to v procesu nastavování antén často stačí pro rychlé a efektivní nasazení komunikačního systému a nastavení kanálu.