SWR vrijednost Šta mjeri SWR mjerač? Odnos između VSWR i s-parametara kvadrupolne mreže

Dom / Pregledači

Uređaj za mjerenje kvaliteta usklađenosti fidera sa antenom (SWR mjerač) je nezaobilazna komponenta amaterska radio stanica. Koliko pouzdane informacije o stanju antenskog sistema pruža takav uređaj? Praksa pokazuje da svi tvornički proizvedeni SWR mjerači ne pružaju visoku točnost mjerenja. Ovo još više vrijedi kada su u pitanju domaće strukture. Članak predstavljen našim čitateljima govori o SWR mjeraču sa strujnim transformatorom. Uređaje ove vrste naširoko koriste i profesionalci i radio-amateri. Članak daje teoriju njegovog rada i analizira faktore koji utiču na tačnost mjerenja. Završava se opisom dva jednostavna praktična dizajna SWR mjerača, čije karakteristike će zadovoljiti i najzahtjevnije radio-amatere.

Malo teorije

Ako je homogeni spojni vod (feeder) sa karakterističnom impedancijom Zo spojen na predajnik opterećen otporom Zn≠Zo, tada se u njemu pojavljuju i upadni i reflektirani valovi. Koeficijent refleksije r (refleksija) je općenito definiran kao omjer amplitude talasa reflektovanog od opterećenja i amplitude upadnog talasa. Koeficijenti refleksije za struju r i napon ru jednaki su omjeru odgovarajućih vrijednosti u reflektiranom i upadnom valovu. Faza reflektovane struje (u odnosu na upadnu) zavisi od odnosa između Zn i Zo. Ako je Zn>Zo, onda će reflektovana struja biti antifazna u odnosu na upadnu, a ako je Zn

Vrijednost koeficijenta refleksije r određena je formulom

gdje su Rn i Hn aktivna i reaktivna komponenta otpora opterećenja Sa čisto aktivnim opterećenjem Hn = 0, formula se pojednostavljuje na r=(Rn-Zo)/(Rn+Zo). Na primjer, ako je kabel s karakterističnom impedancijom od 50 Ohma opterećen otpornikom od 75 Ohma, tada će koeficijent refleksije biti r = (75-50)/(75+50) = 0,2.

Na sl. Na slici 1a prikazana je raspodjela napona Ul i struje Il duž linije upravo za ovaj slučaj (gubici u vodi se ne uzimaju u obzir). Pretpostavlja se da je skala duž ordinatne ose za struju Zo puta veća - u ovom slučaju će oba grafikona imati istu vertikalnu veličinu. Isprekidana linija je grafik napona Ulo i struje Ilo u slučaju kada je Rn=Zo. Na primjer, uzima se dio linije dužine λ. Ako je duži, obrazac će se ponavljati ciklički svakih 0,5λ. U onim tačkama linije gde se poklapaju upadne i reflektovane faze, napon je maksimalan i jednak Ul max -= Uo(1 + r) = Uo(1 + 0,2) = 1,2 Uo, a u onim gde su faze su suprotne, minimalna je i jednaka je Ul min = Ul(1 - 0,2) = = 0,8Ul. Po definiciji, SWR = Ul max/ /Ul min=1l2Ul/0I8Ul=1I5.


Formule za izračunavanje SWR-a i r-a također se mogu napisati na sljedeći način: SWR = (1+r)/(1-r) i r = = (SWR-1)/(SWR+1). Napomenimo jednu važnu tačku - zbir maksimalnog i minimalnog napona Ul max + Ul min = Ulo(1 + r) + Ulo(1 - r) = 2Uno, i njihovu razliku Ul max - Ul min = 2Ulo. Iz dobijenih vrednosti moguće je izračunati snagu upadnog talasa Ppad = Uo2/Zo i snagu reflektovanog talasa Potr = = (rUo)2/Zo. U našem slučaju (za SWR = 1,5 i r = 0,2) snaga reflektovanog talasa biće samo 4% snage upadnog.

Određivanje SWR-a mjerenjem distribucije napona duž dijela linije u potrazi za vrijednostima Ul max i Ul min bilo je široko korišteno u prošlosti

ne samo na otvorenim linijama, već iu koaksijalnim fiderima (uglavnom na VHF). U tu svrhu korišten je mjerni dio dovoda koji je imao dugački uzdužni prorez, duž kojeg su se kretala kolica sa umetnutom sondom - glavom VF voltmetra.

SWR se može odrediti mjerenjem struje Il u jednoj od vodnih žica na dijelu manjem od 0,5λ. Nakon što ste odredili maksimalnu i minimalnu vrijednost, izračunajte SWR = Imax/Imin. Za mjerenje struje koristi se strujno-naponski pretvarač u obliku strujnog transformatora (TT) sa otpornikom opterećenja, napon na kojem je proporcionalan i u fazi izmjerene struje. Napomenimo zanimljivu činjenicu - uz određene TT parametre, na njegovom izlazu je moguće dobiti napon jednak naponu na liniji (između provodnika), tj. Utl = IlZo.

Na sl. Slika 1b prikazuje zajedno grafik promjene Ul duž linije i grafik promjene Utl. Grafikoni imaju istu amplitudu i oblik, ali su pomaknuti jedan u odnosu na drugi za 0,25X. Analiza ovih krivulja pokazuje da je moguće odrediti r (ili SWR) istovremenim mjerenjem vrijednosti Ul i UTL u bilo kojoj tački linije. Na lokacijama maksimuma i minimuma obje krivulje (tačke 1 i 2), ovo je očigledno: omjer ovih vrijednosti Ul/Utl (ili Utl/Utl) jednak je SWR-u, zbir je jednak 2Ulo , a razlika je 2rUlo. U međutačkama, Ul i Utl su pomaknuti u fazi i potrebno ih je dodati kao vektore, međutim, gore navedene veze su očuvane, budući da je reflektirani naponski val uvijek inverzno u fazi reflektovanom strujnom valu, a rUlo = rUtl.

Shodno tome, uređaj koji sadrži voltmetar, kalibrirani strujno-naponski pretvarač i sklop za sabiranje-oduzimanje omogućit će vam da odredite parametre linije kao što su r ili SWR, kao i Rpad i Rotr kada je uključen bilo gdje u liniji.

Prve informacije o uređajima ove vrste datiraju iz 1943. godine i reproduciraju se u. Prvi praktični uređaji poznati autoru opisani su u. Verzija kola uzeta kao osnova prikazana je na Sl. 2. Uređaj je sadržavao:

  • senzor napona - kapacitivni djelitelj na C1 i C2 sa izlaznim naponom Uc, znatno manjim od napona na liniji Ul. Odnos p = Uc/Ul naziva se koeficijent sprege;
  • strujni transformator T1, namotan na magnetno jezgro od karbonilnog prstena. Njegov primarni namotaj imao je jedan zavoj u obliku vodiča koji prolazi kroz središte prstena, sekundarni namotaj je imao n zavoja, opterećenje na sekundarnom namotu bio je otpornik R1, izlazni napon je bio 2Ut. Sekundarni namotaj može biti napravljen od dva odvojena namota sa svakim naponom Ut i sa vlastitim otpornikom opterećenja, međutim, strukturno je prikladnije napraviti jedan namotaj sa odvodom iz sredine;
  • detektori na diodama VD1 i VD2, prekidač SA1 i voltmetar na mikroampermetru PA1 sa dodatnim otpornicima.

Sekundarni namotaj transformatora T1 spojen je tako da kada je predajnik spojen na konektor lijevo na dijagramu, a opterećenje desno, ukupni napon Uc + UT se dovodi na diodu VD1, a razlika napon se dovodi do diode VD2. Kada je otporno referentno opterećenje sa otporom jednakim karakterističnoj impedanciji linije spojeno na izlaz SWR metra, nema reflektovanog talasa i, stoga, RF napon na VD2 može biti nula. Ovo se postiže u procesu balansiranja uređaja izjednačavanjem napona UT i Uc pomoću podešavanja kondenzatora C1. Kao što je gore prikazano, nakon ovakvog podešavanja, veličina razlike napona (na Zn≠Zo) će biti proporcionalna koeficijentu refleksije r. Merenja sa realnim opterećenjem se izvode ovako. Prvo, u položaju prekidača SA1 ("Upadni val") prikazanom na dijagramu, kalibracijski varijabilni otpornik R3 se koristi za postavljanje strelice instrumenta na zadnji dio skale (na primjer, 100 μA). Zatim se prekidač SA1 pomera u donju poziciju prema dijagramu („Odbijeni talas“) i broji se vrednost r. Vrijednost SWR-a je određena gornjom formulom - SWR = (1 +0,2)/ /(1-0,2) = 1,5 ili SWR = (100+20)/ /(100-20) = 1,5. U ovom primjeru, detektor se pretpostavlja da je linearan - u stvarnosti je potrebno uvesti korekciju kako bi se uzela u obzir njegova nelinearnost. Uz odgovarajuću kalibraciju, uređaj se može koristiti za mjerenje upadne i reflektirane snage.

Tačnost SWR merača kao mernog uređaja zavisi od niza faktora, prvenstveno od tačnosti balansiranja uređaja u položaju SA1 „Odbijeni talas“ na Rn = Zo. Idealno balansiranje odgovara naponima Us i Ut, jednakim po veličini i strogo suprotnim po fazi, odnosno njihova razlika (algebarski zbir) je nula. U stvarnom dizajnu uvijek postoji neuravnoteženi ostatak Ures. Pogledajmo primjer kako to utiče na konačni rezultat mjerenja. Pretpostavimo da su tokom balansiranja rezultirajući naponi Us = 0,5 V i Ut = 0,45 V (tj. neravnoteža od 0,05 V, što je sasvim realno). Sa opterećenjem Rn = 75 Ohm u liniji od 50 Ohma, zapravo imamo SWR = 75/50 = 1,5 i r = 0,2, a veličina reflektovanog talasa, preračunata na nivoe unutar uređaja, biće rUc = 0,2x0 .5 = 0,1 V i rUt = 0,2x0,45 = 0,09 V.

Pogledajmo ponovo Sl. 1,b, na kojima su krive prikazane za SWR = 1,5 (krive Ul i Utl za liniju će u našem slučaju odgovarati Uc i Ut). U tački 1 Uc max = 0,5 + 0,1 = 0,6 V, Ut min = 0,45 - 0,09 = 0,36 V i SWR = 0,6/0,36 = 1,67. U tački 2UTmax = 0,45 + 0,09 = 0,54 V, Ucmin = 0,5 - 0,1 = 0,4 i SWR = 0,54/0,4 = 1,35. Iz ove jednostavne računice jasno je da u zavisnosti od toga gde je takav SWR merač spojen na liniju sa stvarnim SWR = 1,5 ili kada se promeni dužina linije između uređaja i opterećenja, mogu se očitati različite vrednosti SWR - od 1,35 do 1,67!

Šta može dovesti do netačnog balansiranja?

1. Prisutnost graničnog napona germanijumske diode (u našem slučaju VD2), pri kojoj ona prestaje da provodi, iznosi približno 0,05 V. Dakle, sa 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. Prisustvo frekvencijske zavisnosti napona Uc ili UT. Međutim, precizno balansiranje se možda neće postići u cijelom opsegu radne frekvencije. Pogledajmo primjer jednog od mogućih razloga. Recimo da uređaj koristi razdjelni kondenzator C2 kapaciteta 150 pF sa žičanim vodovima promjera 0,5 mm i dužine od 10 mm svaki. Pokazalo se da je izmjerena induktivnost žice ovog promjera dužine 20 mm jednaka L = 0,03 μH. Na gornjoj radnoj frekvenciji f = 30 MHz, otpor kondenzatora će biti Xc = 1 /2πfS = -j35,4 Ohm, ukupna reaktanca terminala XL = 22πfL = j5,7 Ohm. Kao rezultat toga, otpor donjeg kraka razdjelnika će se smanjiti na vrijednost -j35,4 + j5f7 = -j29,7 Ohm (ovo odgovara kondenzatoru kapaciteta 177 pF). Istovremeno, na frekvencijama od 7 MHz i niže, uticaj pinova je zanemarljiv. Otuda zaključak - u donjem kraku razdjelnika treba koristiti neinduktivne kondenzatore s minimalnim vodovima (na primjer, potporni ili prolazni) i paralelno spojiti nekoliko kondenzatora. Terminali "gornjeg" kondenzatora C1 praktički nemaju utjecaja na situaciju, jer je Xc gornjeg kondenzatora nekoliko desetina puta veći od onog donjeg. Možete postići ravnomjerno balansiranje u cijelom radnom frekvencijskom opsegu koristeći originalno rješenje, o čemu će biti riječi pri opisivanju praktičnih dizajna.

3.2. Induktivna reaktancija sekundarnog namota T1 na nižim frekvencijama radnog raspona (~ 1,8 MHz) može značajno šansirati R1, što će dovesti do smanjenja UT-a i njegovog faznog pomaka.

3.3. Otpor R2 je dio detektorskog kola. Budući da prema krugu shuntuje C2, na nižim frekvencijama koeficijent podjele može postati frekventno i fazno ovisan.

3.4. U dijagramu na sl. 2 detektora na VD1 ili VD2 u otvorenom stanju zaobilaze donji krak kapacitivnog razdjelnika do C2 sa svojim ulaznim otporom RBX, tj. RBX djeluje na isti način kao R2. Utjecaj RBX-a je neznatan na (R3 + R2) više od 40 kOhm, što zahtijeva korištenje osjetljivog indikatora PA1 s ukupnom strujom odstupanja ne većom od 100 μA i RF naponom na VD1 od najmanje 4 V.

3.5. Ulazni i izlazni konektori SWR merača obično su razdvojeni za 30...100 mm. Na frekvenciji od 30 MHz, fazna razlika napona na konektorima će biti α= [(0,03...0,1)/10]360°- 1...3,5°. Kako to može uticati na rad prikazano je na Sl. 3a i sl. 3, b. Jedina razlika u krugovima na ovim slikama je u tome što je kondenzator C1 spojen na različite konektore (T1 se u oba slučaja nalazi u sredini vodiča između konektora).


U prvom slučaju, nekompenzirani ostatak se može smanjiti ako se fazni UOCT podesi pomoću malog paralelno spojenog kondenzatora Ck, au drugom slučaju serijskim povezivanjem sa R1 male induktivnosti Lk u obliku žičane petlje. Ova metoda se često koristi i u domaćim i u “brendiranim” SWR mjeračima, ali to ne bi trebalo raditi. Da biste to potvrdili, samo okrenite uređaj tako da ulazni konektor postane izlazni konektor. U ovom slučaju, kompenzacija koja je pomogla prije skretanja postat će štetna - Uoct će se značajno povećati. Prilikom rada na stvarnoj liniji sa neusporedivim opterećenjem, u zavisnosti od dužine linije, uređaj može doći do mjesta na liniji gdje će uvedena korekcija „poboljšati“ stvarni SWR ili, obrnuto, „gorjeti“. U svakom slučaju, broj će biti netačan. Preporuka je da konektore postavite što bliže jedan drugom i koristite originalni dizajn kola dat u nastavku.

Da bi se ilustrovalo koliko razlozi o kojima smo gore govorili mogu uticati na pouzdanost očitavanja SWR mjerača, sl. Na slici 4 prikazani su rezultati testiranja dva tvornički proizvedena uređaja. Test se sastojao od instaliranja neusklađenog opterećenja sa izračunatim SWR = 2,25 na kraju linije koja se sastoji od niza serijski povezanih kablova sa Zo = 50 Ohma, svaki dužine λ/8.

Tokom mjerenja ukupna dužina linije varirala je od λ/8 do 5/8λ. Testirana su dva uređaja: jeftin BRAND X (kriva 2) i jedan od najboljih modela - BIRD 43 (kriva 3). Kriva 1 pokazuje pravi SWR. Kako kažu, komentari su nepotrebni.

Na sl. Na slici 5 prikazan je grafikon zavisnosti greške merenja od vrednosti koeficijenta usmerenosti D (usmerenosti) SWR merača. Slični grafikoni za KBV = 1/SWR su dati u. U odnosu na dizajn na sl. 2, ovaj koeficijent jednak je odnosu VF napona na diodama VD1 i VD2 kada su priključene na izlaz SWR merača opterećenja Rn = Zo D = 20lg(2Uo/Uore). Dakle, što je kolo bilo bolje izbalansirano (niži Ures), to je veći D. Možete koristiti i očitavanja PA1 indikatora - D = 20 x x log(Ipad/Iref). međutim, ova D vrijednost će biti manje precizna zbog nelinearnosti dioda.

Na grafikonu horizontalna osa prikazuje stvarne SWR vrijednosti, a vertikalna osa prikazuje one izmjerene, uzimajući u obzir grešku u zavisnosti od D vrijednosti SWR metra. Isprekidana linija pokazuje primjer - pravi SWR = 2, uređaj sa D = 20 dB će dati očitanja od 1,5 ili 2,5, a sa D = 40 dB - 1,9 ili 2,1, respektivno.

Kako slijedi iz literaturnih podataka, SWR mjerač prema dijagramu na Sl. 2 ima D - 20 dB. To znači da se bez značajne korekcije ne može koristiti za tačna mjerenja.

Drugi najvažniji razlog za pogrešna očitavanja SWR mjerača je vezan za nelinearnost strujno-naponske karakteristike detektorskih dioda. Ovo dovodi do zavisnosti očitavanja od nivoa isporučene snage, posebno u početnom delu PA1 indikatorske skale. U brendiranim SWR mjeračima indikator često ima dvije skale - za niske i visoke razine snage.

Strujni transformator T1 je važan dio SWR mjerača. Njegove glavne karakteristike su iste kao i kod konvencionalnijeg naponskog transformatora: broj zavoja primarnog namotaja n1 i sekundarnog namotaja n2, omjer transformacije k = n2/n1, struja sekundarnog namotaja I2 = l1/k. Razlika je u tome što je struja kroz primarni namotaj određena vanjskim krugom (u našem slučaju to je struja u napajaču) i ne ovisi o otporu opterećenja sekundarnog namota R1, stoga struja l2 također ne ovisi ovisi o vrijednosti otpora otpornika R1. Na primjer, ako se snaga P = 100 W prenosi kroz fider Zo = 50 Ohm, struja I1 = √P/Zo = 1,41 A i pri k = 20 struja sekundarnog namota će biti l2 = I1/k - 0,07 A. Napon na stezaljkama sekundarnog namota će biti određena vrijednošću R1: 2UT = l2 x R1, a na R1 = 68 Ohma bit će 2UT = 4,8 V. Snaga oslobođena na otporniku P = (2UT)2/R1 = 0,34 W. Obratimo pažnju na posebnost strujnog transformatora - što je manje zavoja u sekundarnom namotu, to će biti veći napon na njegovim terminalima (na istom R1). Najteži način rada strujnog transformatora je mirovanje (R1 = ∞), dok napon na njegovom izlazu naglo raste, magnetni krug postaje zasićen i zagrijava se toliko da se može srušiti.

U većini slučajeva, jedan zavoj se koristi u primarnom namotaju. Ova zavojnica može imati različite oblike, kao što je prikazano na sl. 6,a i sl. 6,b (ekvivalentni su), ali namotaj prema sl. 6,c je već dva okreta.

Posebno pitanje je korištenje ekrana spojenog na tijelo u obliku cijevi između središnje žice i sekundarnog namotaja. S jedne strane, ekran eliminira kapacitivnu spregu između namotaja, što donekle poboljšava balansiranje signala razlike; sa druge strane, vrtložne struje nastaju u ekranu, koje takođe utiču na balansiranje. Praksa je pokazala da sa i bez ekrana možete dobiti približno iste rezultate. Ako se ekran i dalje koristi, njegova dužina treba biti minimalna, približno jednaka širini korištenog magnetnog jezgra, i spojena na tijelo širokim kratkim provodnikom. Ekran bi trebao biti “uzemljen” na središnju liniju, jednako udaljen od oba konektora. Za ekran možete koristiti mesinganu cijev promjera 4 mm od teleskopskih antena.

Za SWR brojila sa prenosnom snagom do 1 kW, pogodna su magnetna jezgra s feritnim prstenom dimenzija K12x6x4 pa čak i K10x6x3. Praksa je pokazala da je optimalan broj zavoja n2 = 20. Sa induktivnošću sekundarnog namotaja od 40...60 μH, postiže se najveća ujednačenost frekvencije (dozvoljena vrijednost je do 200 μH). Moguće je koristiti magnetna jezgra sa propusnošću od 200 do 1000, a preporučljivo je odabrati standardnu ​​veličinu koja će osigurati optimalnu induktivnost namota.

Možete koristiti magnetna jezgra sa manjom propusnošću ako koristite veće veličine, povećate broj zavoja i/ili smanjite otpor R1. Ako je propusnost postojećih magnetnih kola nepoznata, ako imate induktivnomjer, može se odrediti. Da biste to učinili, trebali biste namotati deset zavoja na nepoznato magnetsko jezgro (zavoj se smatra svakim presjekom žice sa unutrašnjim otvorom jezgra), izmjeriti induktivnost zavojnice L (μH) i zamijeniti ovu vrijednost u formula μ = 2,5 LDav/S, gdje je Dav prosječni prečnik magnetnog jezgra u cm ; S - poprečni presjek jezgra u cm 2 (primjer - za K10x6x3 Dcp = 0,8 cm i S = 0,2x0,3 = 0,06 cm 2).

Ako je poznat μ magnetskog kola, može se izračunati induktivnost namotaja od n zavoja: L = μn 2 S/250Dcp.

Primjenjivost magnetnih jezgara za nivo snage od 1 kW ili više može se provjeriti i na 100 W u napajaču. Da biste to učinili, trebali biste privremeno ugraditi otpornik R1 s 4 puta većom vrijednošću, napon Ut će se također povećati 4 puta, a to je ekvivalentno povećanju prolazne snage za 16 puta. Zagrijavanje magnetskog kruga može se provjeriti dodirom (snaga na privremenom otporniku R1 također će se povećati 4 puta). U realnim uslovima, snaga na otporniku R1 raste proporcionalno povećanju snage u fideru.

SWR brojila UT1MA

Dva dizajna UT1MA SWR mjerača, o kojima će biti riječi u nastavku, imaju gotovo isti dizajn, ali različite dizajne. U prvoj verziji (KMA - 01) visokofrekventni senzor i indikatorski dio su odvojeni. Senzor ima ulazne i izlazne koaksijalne konektore i može se instalirati bilo gdje na putu dovoda. Povezuje se sa indikatorom trožilnim kablom bilo koje dužine. U drugoj opciji (KMA - 02) obje jedinice se nalaze u jednom kućištu.

Dijagram SWR mjerača je prikazan na Sl. 7 i razlikuje se od osnovnog dijagrama na sl. 2 prisustvom tri korektorna kola.

Pogledajmo ove razlike.

  1. Gornji krak kapacitivnog razdjelnika C1 je napravljen od dva identična trajna kondenzatora C1 = C1 "+ C1", spojena na ulazni i izlazni konektor. Kao što je napomenuto u prvom dijelu članka, naponske faze na ovim konektorima su neznatno različite, a sa ovom vezom, Uc faza je usrednjena i približava se UT fazi. Ovo poboljšava balansiranje uređaja.
  2. Zbog uvođenja zavojnice L1, otpor gornjeg kraka kapacitivnog djelitelja postaje frekventno zavisan, što omogućava nivelisanje balansiranja na gornjoj ivici radnog opsega (21...30 MHz).
  3. Odabirom otpornika R2 (tj. vremenske konstante lanca R2C2) moguće je kompenzirati neravnotežu uzrokovanu padom napona UT i njegovim faznim pomakom na donjoj ivici opsega (1,8...3,5 MHz).

Osim toga, balansiranje se vrši pomoću kondenzatora za podešavanje spojenog na donju ruku razdjelnika. Ovo pojednostavljuje instalaciju i omogućava upotrebu malog kondenzatora za podešavanje male snage.

Dizajn pruža mogućnost mjerenja snage upadnih i reflektiranih valova. Da biste to učinili, prekidač SA2 ubacuje otpornik za trimiranje R5 u krug indikatora umjesto promjenjivog kalibracijskog otpornika R4, koji postavlja željenu granicu za izmjerenu snagu.

Korišćenje optimalne korekcije i racionalnog dizajna uređaja omogućilo je dobijanje koeficijenta usmerenosti D u opsegu od 35...45 dB u frekvencijskom opsegu 1,8...30 MHz.

U SWR metrima se koriste sljedeći detalji.

Sekundarni namotaj transformatora T1 sadrži 2 x 10 zavoja (namotanih u 2 žice) sa žicom od 0,35 PEV, ravnomerno postavljenim na feritni prsten K12 x 6 x 4 sa propusnošću od oko 400 (izmerena induktivnost ~ 90 μH).

Otpornik R1 - 68 Ohm MLT, poželjno bez utora za vijak na tijelu otpornika. S prolaznom snagom manjom od 250 W, dovoljno je ugraditi otpornik snage disipacije od 1 W, snage 500 W - 2 W. Sa snagom od 1 kW, otpornik R1 može biti sastavljen od dva paralelno povezana otpornika otpora od 130 Ohma i snage od 2 W svaki. Međutim, ako je KS V-metar dizajniran za visoku razinu snage, ima smisla udvostručiti broj zavoja sekundarnog namota T1 (do 2 x 20 zavoja). Ovo će smanjiti potrebnu disipaciju snage otpornika R1 za 4 puta (u ovom slučaju, kondenzator C2 bi trebao imati dvostruko veći kapacitet).

Kapacitet svakog od kondenzatora C G i C1" može biti u rasponu od 2,4...3 pF (KT, KTK, KD za radni napon od 500 V pri P ≥ 1 kW i 200...250 V pri nižim Kondenzatori C2 - za bilo koji napon (KTK ili drugi neinduktivni, jedan ili 2 - 3 paralelno), kondenzator C3 je trimer male veličine sa granicama promjene kapaciteta od 3...20 pF (KPK - M,). KT - 4). Potrebna kapacitivnost kondenzatora C2 zavisi od ukupne vrednosti kapacitivnosti kapacitivnog razdelnika, koja pored kondenzatora C" + C1 uključuje i kapacitet C0 ~ 1 pF. sekundarni namotaj transformatora T1 i centralnog provodnika Ukupni kapacitet donjeg kraka - C2 plus C3 na R1 = 68 Ohm trebao bi biti približno 30 puta veći od kapacitivnosti gornjih dioda VD1 i VD2 - D311 C4, C5 i C6 - kapaciteta 0,0033...0,01 µF (KM ili druga visokofrekventna), indikator RA1 - M2003 sa ukupnom strujom odstupanja od 100 µA, varijabilni otpornik R4 - 150 kOhm SP - 4 - 2m, trim otpornik R4 - 150 kOhm Otpornik R3 ima otpor od 10 kOhm - štiti indikator od mogućeg preopterećenja.

Vrijednost korekcijske induktivnosti L1 može se odrediti na sljedeći način. Prilikom balansiranja uređaja (bez L1), potrebno je označiti položaje rotora kondenzatora za podešavanje C3 na frekvencijama od 14 i 29 MHz, zatim ga odlemiti i izmjeriti kapacitivnost na oba označena položaja. Recimo da je za gornju frekvenciju kapacitivnost manja za 5 pF, a ukupna kapacitivnost donjeg kraka razdjelnika je oko 130 pF, odnosno razlika je 5/130 ili oko 4%. Stoga je za izjednačavanje frekvencije potrebno smanjiti otpor nadlaktice za ~4% na frekvenciji od 29 MHz. Na primjer, sa C1 + C0 = 5 pF, kapacitivni otpor Xc = 1/2πfS - j1100 Ohm, respektivno, Xc - j44 Ohm i L1 = XL1 / 2πf = 0,24 μH.

U originalnim uređajima, zavojnica L1 imala je 8...9 zavoja sa PELSHO 0,29 žicom. Unutrašnji prečnik zavojnice je 5 mm, namotavanje je čvrsto, nakon čega sledi impregnacija BF-2 ljepilom. U početku se balansiranje vrši na frekvenciji od 14 MHz, zatim se frekvencija postavlja na 29 MHz i broj zavoja zavojnice L1 se bira tako da se kolo balansira na obje frekvencije sa istom pozicijom trimera C3.

Nakon postizanja dobrog balansiranja na srednjim i visokim frekvencijama, podesite frekvenciju na 1,8 MHz, privremeno zalemite varijabilni otpornik otpora od 15...20 kOhm umjesto otpornika R2 i pronađite vrijednost na kojoj je UOCT minimalan. Vrijednost otpora otpornika R2 ovisi o induktivnosti sekundarnog namota T1 i nalazi se u rasponu od 5...20 kOhm za njegovu induktivnost 40...200 μH (veće vrijednosti otpora za veću induktivnost).

U radio-amaterskim uslovima najčešće se u indikatoru SWR merača koristi mikroampermetar sa linearnom skalom, a očitavanje se vrši prema formuli SWR = (Ipad + Iref) / (Ipad -Iref), gde je I u mikroamperima vrednost očitavanja indikatora u "incidentnom" i "odraženom" modu respektivno. U ovom slučaju se ne uzima u obzir greška zbog nelinearnosti početnog dijela strujno-naponskih karakteristika dioda. Testiranje sa opterećenjima različitih veličina na frekvenciji od 7 MHz pokazalo je da su pri snazi ​​od oko 100 W očitanja indikatora bila u prosjeku za jedan podeljak (1 µA) manja od stvarnih vrijednosti, pri 25 W - 2,5...3 µA manje , a pri 10 W - za 4 µA. Otuda jednostavna preporuka: za opciju od 100 vati pomaknite početnu (nultu) poziciju igle instrumenta za jednu podjelu unaprijed, a kada koristite 10 W (na primjer, pri postavljanju antene), dodajte još 4 µA na očitavanje skale u “reflektiranom” položaju. Primjer - očitanja “incident/reflektovana” su 100/16 µA, a ispravan SWR će biti (100 + 20) / (100 - 20) = 1,5. Sa značajnom snagom - 500 W ili više - ova korekcija nije potrebna.

Treba napomenuti da svi tipovi amaterskih SWR mjerača (strujni transformator, most, usmjereni sprežnici) daju vrijednosti koeficijenta refleksije r, a vrijednost SWR-a se tada mora izračunati. U međuvremenu, r je glavni indikator stepena koordinacije, a SWR je derivativni indikator. Ovo se može potvrditi činjenicom da se u telekomunikacijama stepen slaganja karakteriše slabljenjem nekonzistentnosti (isti r, samo u decibelima). Skupi brendirani uređaji također pružaju očitavanje koje se naziva povratni gubitak.

Šta se dešava ako se silicijumske diode koriste kao detektori? Ako germanijumska dioda na sobnoj temperaturi ima granični napon, pri kojem je struja kroz diodu samo 0,2...0,3 μA, oko 0,045 V, tada je silicijumska dioda već 0,3 V. Stoga, da bi se održala tačnost od očitavanja pri prelasku na silikonske diode potrebno je povećati naponske nivoe Uc i UT (!) za više od 6 puta. U eksperimentu, prilikom zamjene dioda D311 sa KD522 na P = 100 W, opterećenje Zn = 75 Ohm i isti Uc i UT, dobijene su sljedeće brojke: prije zamjene - 100/19 i SWR = 1,48, nakon zamjene - 100/ 12 i izračunati SWR=1,27. Korištenje kruga za udvostručenje pomoću dioda KD522 dalo je još lošiji rezultat - 100/11 i izračunati SWR = 1,25.

Kućište senzora u zasebnoj verziji može biti izrađeno od bakra, aluminija ili lemljeno od ploča od dvostrane folije od stakloplastike debljine 1,5...2 mm. Skica takvog dizajna prikazana je na Sl. 8, a.

Kućište se sastoji od dva pretinca, jedan naspram drugog nalaze se RF konektori (CP - 50 ili SO - 239 sa prirubnicama dimenzija 25x25 mm), kratkospojnik od žice prečnika 1,4 mm u polietilenskoj izolaciji prečnika 4,8 mm (od kabla RK50 - 4), strujni transformator T1, kondenzatori kapacitivnog djelitelja i kompenzacijske zavojnice L1, u drugom - otpornici R1, R2, diode, kondenzatori za podešavanje i blokiranje i mali niskofrekventni konektor. T1 pinovi minimalne dužine. Priključna tačka kondenzatora C1" i C1" sa zavojnicom L1 "visi u zraku", a spojna tačka kondenzatora C4 i C5 srednjeg terminala XZ konektora spojena je na tijelo uređaja.

Pregrade 2, 3 i 5 imaju iste dimenzije. U particiji 2 nema rupa, ali u particiji 5 je napravljena rupa za određeni niskofrekventni konektor kroz koji će se spojiti indikatorska jedinica. U srednjem kratkospojniku 3 (sl. 8, b) odabrana je folija oko tri rupe s obje strane, a u rupe su ugrađena tri prolazna provodnika (na primjer, mesingani vijci M2 i MZ). Skice bočnih zidova 1 i 4 prikazane su na Sl. 8, c. Isprekidane linije pokazuju mjesta spajanja prije lemljenja, koje se radi s obje strane radi veće čvrstoće i osiguranja električnog kontakta.

Za postavljanje i provjeru SWR mjerača potreban vam je standardni otpornik opterećenja od 50 Ohma (ekvivalentno anteni) snage 50...100 W. Jedan od mogućih dizajna radio-amatera prikazan je na Sl. 11. Koristi uobičajeni TVO otpornik sa otporom od 51 Ohma i snagom disipacije od 60 W (dimenzije pravougaonika 45 x 25 x 180 mm).

Unutar tijela keramičkog otpornika nalazi se dugačak cilindrični kanal ispunjen otpornom tvari. Otpornik treba čvrsto pritisnuti na dno aluminijumskog kućišta. Ovo poboljšava disipaciju topline i stvara distribuirani kapacitet koji poboljšava performanse širokog propusnog opsega. Pomoću dodatnih otpornika sa snagom disipacije od 2 W, otpor ulaznog opterećenja se postavlja u rasponu od 49,9...50,1 Ohma. Sa malim korekcionim kondenzatorom na ulazu (~ 10 pF), pomoću ovog otpornika moguće je dobiti opterećenje sa SWR-om ne lošijim od 1,05 u frekvencijskom pojasu do 30 MHz. Odlična opterećenja dobivaju se posebnim otpornicima malih dimenzija tipa P1 - 3 nominalne vrijednosti 49,9 Ohma, koji mogu izdržati značajnu snagu kada se koristi vanjski radijator.

Izvršena su uporedna ispitivanja SWR mjerača različitih kompanija i uređaja opisanih u ovom članku. Test se sastojao od povezivanja neusporedivog opterećenja od 75 oma (ekvivalentno tvornički napravljenoj anteni od 100 W) na predajnik sa izlaznom snagom od oko 100 W kroz testni 50-om SWR metar i dva mjerenja. Jedan je kada je povezan kratkim RK50 kablom dužine 10 cm, drugi je preko RK50 kabla dužine ~ 0,25λ. Što je manji raspon očitavanja, to je uređaj pouzdaniji.

Na frekvenciji od 29 MHz dobijene su sljedeće SWR vrijednosti:

  • DRAKE WH - 7......1.46/1.54
  • DIAMOND 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

Sa opterećenjem od 50 Ohma za bilo koju dužinu kablova, svi uređaji su "harmonično" pokazali SWR< 1,1.

Razlog za veliko rasipanje očitanja RSM-600 otkriven je tokom njegovog proučavanja. Ovaj uređaj ne koristi kapacitivni djelitelj kao senzor napona, već opadajući naponski transformator s fiksnim omjerom transformacije. Ovo eliminira "probleme" kapacitivnog razdjelnika, ali smanjuje pouzdanost uređaja pri mjerenju velikih snaga (maksimalna snaga RSM - 600 - samo 200/400 W). U njegovom krugu nema elementa za podešavanje, tako da otpornik opterećenja strujnog transformatora mora biti visoke preciznosti (najmanje 50 ± 0,5 Ohma), ali u stvarnosti je korišten otpornik otpora od 47,4 Ohma. Nakon zamjene otpornikom od 49,9 Ohma, rezultati mjerenja su postali znatno bolji - 1,48/1,58. Možda je isti razlog povezan sa velikim rasutom očitavanja sa uređaja SX - 100 i KW - 220.

Mjerenje sa neusporedivim opterećenjem pomoću dodatnog četvrttalasnog kabla od 50 oma je pouzdan način za provjeru kvaliteta SWR mjerača. Zapazimo tri tačke:

  1. Za takav test možete koristiti i opterećenje od 50 Ohma ako spojite kondenzator paralelno s njegovim ulazom, na primjer, u obliku malog komada koaksijalnog kabela otvorenog na kraju. Povezivanje se praktično vrši preko koaksijalnog T-spoja. Eksperimentalni podaci - sa segmentom RK50 dužine 28 cm na frekvenciji od 29 MHz, takvo kombinovano opterećenje imalo je SWR - 1,3, a sa dužinom od 79 cm - SWR - 2,5 (svako opterećenje na SWR metar povežite samo sa kabl od 50 oma).
  2. Stvarni SWR u liniji približno odgovara prosjeku dvije izmjerene vrijednosti (sa i bez dodatnog četvrtvalnog kabla).
  3. Prilikom mjerenja pravog antenskog fider uređaja mogu nastati poteškoće zbog strujanja struje na vanjsku površinu kabelske pletenice. U prisustvu takve struje, promjena dužine dovoda odozdo može dovesti do promjene ove struje, što će dovesti do promjene opterećenja napojnog voda i stvarnog SWR-a. Utjecaj vanjske struje možete smanjiti namotavanjem dovoda koji ulazi u prostoriju u obliku zavojnice od 15...20 navoja prečnika 15...20 cm (zaštitna prigušnica).

Književnost

  1. D. Lechner, P. Finck. Kurzwellen pošiljalac. - Berlin: Militarverlag, 1979.
  2. W.B. Bruene - slike iznutra usmjerenih vatmetara. - QST, april, 1959.
  3. D. DeMaw. In-line RF mjerenje snage. - QST, decembar, 1969.
  4. W. Orr, S. Cowan. Priručnik za snop antene. - RAC, SAD, 1993.
  5. Beketov V., Kharchenko K. Mjerenja i ispitivanja u projektovanju i podešavanju radio-amaterskih antena. - M.: Komunikacija, 1971.

Odnos stajaćih talasa napona (VSWR)

Odnos stajaćih talasa napona (VSWR)

U savremenom svijetu, elektronska tehnologija se razvija brzinom i granicama. Svaki dan se pojavljuje nešto novo, a to nisu samo mala poboljšanja postojećih modela, već i rezultati korištenja inovativnih tehnologija koje omogućavaju značajno poboljšanje performansi.

Industrija instrumenata ne zaostaje u elektronskoj tehnologiji - uostalom, da bi se razvili i plasirali novi uređaji na tržište, oni moraju biti temeljito testirani, kako u fazi dizajna i razvoja, tako i u fazi proizvodnje. Pojavljuju se nova mjerna oprema i nove metode mjerenja, a samim tim i novi pojmovi i koncepti.

Ovaj odeljak je namenjen onima koji se često susreću sa nerazumljivim skraćenicama, skraćenicama i terminima i žele da bolje razumeju njihova značenja.


Odnos stajaćih talasa napona je omjer najveće amplitude napona duž linije prema najmanjoj.

Odnos stajaćih talasa napona izračunava se pomoću formule:

,
gde su U 1 i U 2 amplitude upadnog i reflektovanog talasa, respektivno.

Idealno, VSWR = 1, što znači da nema reflektovanog talasa. Kada se pojavi reflektirani val, on se povećava direktno proporcionalno stepenu neusklađenosti između putanje i opterećenja. Dozvoljene vrijednosti VSWR-a na radnoj frekvenciji ili frekvencijskom opsegu za različite uređaje regulirane su tehničkim specifikacijama i GOST-ovima. Tipično prihvatljive vrijednosti koeficijenta kreću se od 1,1 do 2,0.

VSWR se mjeri, na primjer, pomoću dva usmjerena sprežnika spojena na putanju u suprotnom smjeru. U svemirskoj tehnologiji, SWR se mjeri pomoću SWR senzora ugrađenih u putanje talasovoda. Moderni analizatori mreže također imaju ugrađene VSWR senzore.

Prilikom izvođenja VSWR mjerenja potrebno je uzeti u obzir da slabljenje signala u kablu dovodi do grešaka u mjerenju. Ovo se objašnjava činjenicom da i upadni i reflektovani talasi doživljavaju slabljenje. U takvim slučajevima, VSWR se izračunava na sljedeći način:

,

gde je K koeficijent slabljenja reflektovanog talasa, koji se izračunava na sledeći način: K = 2BL,
ovdje B je specifično slabljenje, dB/m;
L - dužina kabla, m;
a množitelj 2 uzima u obzir činjenicu da signal doživljava slabljenje tokom prijenosa od izvora mikrovalnog signala do antene i na povratku.

Prilikom instaliranja i konfigurisanja radio komunikacionih sistema često se meri određena ne sasvim jasna veličina koja se zove SWR. Koja je ovo karakteristika, pored frekvencijskog spektra naznačenog u karakteristikama antene?
mi odgovaramo:
Odnos stajaćih talasa (SWR), odnos putujućih talasa (TWR), povratni gubitak su termini koji karakterišu stepen podudarnosti putanje radio frekvencije.
U visokofrekventnim dalekovodima, usklađivanje impedanse izvora signala sa karakterističnom impedansom linije određuje uslove prijenosa signala. Kada su ovi otpori jednaki, u liniji se javlja mod putujućih valova, u kojem se sva snaga izvora signala prenosi na opterećenje.

Otpor kabela izmjeren na jednosmjernoj struji testerom pokazat će ili prekid ili kratki spoj ovisno o tome šta je spojeno na drugi kraj kabela, a karakteristična impedancija koaksijalnog kabela određena je omjerom promjera unutrašnjeg kabla. i vanjski provodnici kabela i karakteristike izolatora između njih. Karakteristična impedansa je otpor koji linija pruža putujućem valu visokofrekventnog signala. Karakteristična impedansa je konstantna duž linije i ne zavisi od njene dužine. Za radio frekvencije, karakteristična impedancija linije smatra se konstantnom i čisto aktivnom. Približno je jednako:
gdje su L i C distribuirani kapacitet i induktivnost linije;




Gdje je: D promjer vanjskog vodiča, d je promjer unutrašnjeg provodnika, dielektrična konstanta izolatora.
Prilikom proračuna radiofrekventnih kablova nastoji se dobiti optimalan dizajn koji pruža visoke električne karakteristike uz najmanju potrošnju materijala.
Kada koristite bakar za unutrašnje i vanjske provodnike radiofrekventnog kabla, primjenjuju se sljedeći omjeri:
minimalno slabljenje u kablu postiže se odnosom prečnika

Maksimalna električna snaga se postiže kada:

maksimalna prenesena snaga na:

Na osnovu ovih odnosa odabrane su karakteristične impedanse radiofrekventnih kablova koje proizvodi industrija.
Preciznost i stabilnost parametara kabla zavise od proizvodne tačnosti prečnika unutrašnjih i spoljašnjih provodnika i stabilnosti dielektričnih parametara.
Nema refleksije u savršeno usklađenoj liniji. Kada je impedansa opterećenja jednaka karakterističnoj impedansi dalekovoda, upadni val se potpuno apsorbira u opterećenje i nema reflektiranih ili stajaćih valova. Ovaj način rada naziva se režim putujućih valova.
Kada dođe do kratkog spoja ili otvorenog kruga na kraju linije, upadni val se potpuno reflektira natrag. Reflektirani val se dodaje upadnom, a rezultirajuća amplituda u bilo kojem dijelu linije je zbir amplituda upadnog i reflektiranog valova. Maksimalni napon se naziva antičvor, minimalni napon se naziva naponski čvor. Čvorovi i antičvorovi se ne pomiču u odnosu na dalekovod. Ovaj način rada naziva se režim stajaćih valova.
Ako je nasumično opterećenje priključeno na izlaz dalekovoda, samo dio upadnog vala se reflektira natrag. U zavisnosti od stepena neusklađenosti, reflektovani talas se povećava. U liniji se istovremeno uspostavljaju stajaći i putujući talasi. Ovo je mješoviti ili kombinirani način rada valova.
Odnos stojećeg talasa (SWR) je bezdimenzionalna veličina koja karakteriše odnos upadnih i reflektovanih talasa u liniji, odnosno stepen aproksimacije putujućeg talasa:
; kao što se može vidjeti po definiciji, SWR može varirati od 1 do beskonačnosti;
SWR se mijenja proporcionalno omjeru otpora opterećenja prema karakterističnoj impedansi linije:

Koeficijent putujućeg talasa je recipročan SWR:
KBV= može varirati od 0 do 1;

  • Povratni gubitak je omjer snaga upadnog i reflektovanog talasa, izražen u decibelima.

ili obrnuto:
Povratni gubici su pogodni za korištenje pri procjeni efikasnosti napojnog puta, kada se gubici u kablu, izraženi u dB/m, mogu jednostavno zbrojiti sa povratnim gubicima.
Iznos gubitka neusklađenosti ovisi o SWR-u:
u vremenima ili u decibelima.
Energija koja se prenosi sa neusklađenim opterećenjem je uvek manja nego sa usklađenim opterećenjem. Predajnik koji radi za neusklađeno opterećenje ne isporučuje liniji svu snagu koju bi isporučio usklađenom opterećenju. Zapravo, ovo nije gubitak u liniji, već smanjenje snage koju liniju dovodi odašiljač. U kojoj mjeri SWR utiče na smanjenje može se vidjeti iz tabele:

Snaga ulazi u opterećenje

Povratni gubitak
R.L.

Važno je shvatiti da:

  • SWR je isti u bilo kojem dijelu linije i ne može se podesiti promjenom dužine linije. Ako očitanja SWR mjerača značajno variraju dok se kreće duž linije, to može ukazivati ​​na efekat napojne antene uzrokovan strujom koja teče duž vanjske strane pletenice koaksijalnog kabela i/ili lošim dizajnom mjerača, ali ne i da SWR varira duž linije.
  • Reflektirana snaga se ne vraća u predajnik i ne zagrijava ga niti oštećuje. Oštećenje može biti uzrokovano radom izlaznog stupnja predajnika s neusklađenim opterećenjem. Izlaz iz predajnika, budući da se napon izlaznog signala i reflektovani val mogu u nepovoljnom slučaju kombinovati na njegovom izlazu, može nastati zbog prekoračenja maksimalno dozvoljenog napona spoja poluvodiča.
  • Visok SWR u koaksijalnom fideru, uzrokovan značajnom neusklađenošću između karakteristične impedanse linije i ulazne impedanse antene, sam po sebi ne uzrokuje pojavu RF struje na vanjskoj površini pletenice kabela i zračenje napojnika linija.

SWR se mjeri, na primjer, pomoću dva usmjerena sprežnika povezana na stazu u suprotnim smjerovima ili mjernog mostnog reflektometra, koji omogućava dobivanje signala proporcionalnih upadnom i reflektovanom signalu.

Za mjerenje SWR-a mogu se koristiti različiti instrumenti. Kompleksni uređaji uključuju generator frekvencije sweep, koji vam omogućava da vidite panoramsku sliku SWR-a. Jednostavni uređaji se sastoje od spojnica i indikatora, a izvor signala je vanjski, na primjer, radio stanica.

Na primjer, dvoblok RK2-47, koristeći širokopojasni mostni reflektometar, davao je mjerenja u rasponu od 0,5-1250 MHz.


P4-11 je služio za mjerenje VSWR-a, faze koeficijenta refleksije, modula i faze koeficijenta prijenosa u rasponu od 1-1250 MHz.
Uvezeni instrumenti za mjerenje SWR-a koji su postali klasici iz Bird i Telewavea:

Ili jednostavnije i jeftinije:

Jednostavni i jeftini panoramski mjerači AEA-a su popularni:

SWR mjerenja se mogu izvoditi i na određenoj tački spektra i u panorami. U ovom slučaju, ekran analizatora može prikazati vrijednosti SWR-a u navedenom spektru, što je pogodno za podešavanje određene antene i eliminiše greške prilikom podrezivanja antene.
Za većinu sistemskih analizatora postoje kontrolne glave - reflektometrijski mostovi koji vam omogućavaju mjerenje SWR-a s visokom preciznošću na frekvencijskoj tački ili u panorami:

Praktično mjerenje se sastoji od povezivanja mjerača na konektor uređaja koji se testira ili na otvorenu putanju kada se koristi uređaj s prolazom. Vrijednost SWR-a ovisi o mnogim faktorima:

  • Savijanja, defekti, nehomogenosti, lemovi u kablovima.
  • Kvalitet rezanja kablova u radiofrekventnim konektorima.
  • Dostupnost adapterskih konektora
  • Ulazak vlage u kablove.

Prilikom mjerenja SWR-a antene kroz fider sa gubicima, test signal u liniji je oslabljen i fider će unijeti grešku koja odgovara gubicima u njemu. I upadni i reflektovani talasi doživljavaju slabljenje. U takvim slučajevima, VSWR se izračunava:
Gdje k - koeficijent slabljenja reflektovanog talasa koji se izračunava: k=2BL; IN- specifično slabljenje, dB/m; L- dužina kabla, m, dok
faktor 2 uzima u obzir da se signal dva puta slabi - na putu do antene i na putu od antene do izvora, na povratku.
Na primjer, korištenjem kabla sa specifičnim prigušenjem od 0,04 dB/m, slabljenje signala na fideru dužine od 40 metara će biti 1,6 dB u svakom smjeru, što je ukupno 3,2 dB. To znači da će umjesto stvarne vrijednosti SWR = 2,0, uređaj pokazati 1,38; na SWR=3.00 uređaj će pokazati oko 2.08.

Na primjer, ako testirate stazu napajanja sa gubitkom od 3 dB, antenu sa SWR-om od 1,9 i koristite predajnik od 10 W kao izvor signala za mjerač prolaznosti, tada će upadna snaga mjerena mjeračem biti 10 W. Isporučeni signal će biti oslabljen od strane fidera za 2 puta, 0,9 dolaznog signala će se reflektirati od antene i, konačno, reflektirani signal na putu do uređaja će biti oslabljen za još 2 puta. Uređaj će iskreno pokazati omjer upadnog i reflektiranog signala: upadna snaga je 10 W, a reflektovana snaga je 0,25 W. SWR će biti 1,37 umjesto 1,9.

Ako koristite uređaj s ugrađenim generatorom, tada snaga ovog generatora možda neće biti dovoljna za stvaranje potrebnog napona na detektoru reflektiranih valova i vidjet ćete trag šuma.

Općenito, napor uložen da se SWR smanji ispod 2:1 u bilo kojoj koaksijalnoj liniji ne rezultira povećanjem efikasnosti zračenja antene i preporučljiv je u slučajevima kada se sklop zaštite odašiljača aktivira, na primjer, na SWR> 1,5 ili frekventno ovisni krugovi spojeni na napajaču su uznemireni.

Naša kompanija nudi široku paletu mjerne opreme raznih proizvođača, pogledajmo ih ukratko:
M.F.J.
MFJ-259– prilično jednostavan za korištenje uređaj za složeno mjerenje parametara sistema koji rade u rasponu od 1 do 170 MHz.

MFJ-259 SWR mjerač je vrlo kompaktan i može se koristiti bilo s vanjskim niskonaponskim napajanjem ili internim kompletom AA baterija.

MFJ-269
SWR mjerač MFJ-269 je kompaktan kombinovani uređaj sa autonomnim napajanjem.
Indikacija režima rada vrši se na displeju sa tečnim kristalima, a rezultati merenja - na LCD i pokazivačima koji se nalaze na prednjoj ploči.
MFJ-269 omogućava veliki broj dodatnih mjerenja antene: RF impedanciju, gubitak kabla i električnu dužinu zbog prekida ili kratkog spoja.


Specifikacije

Frekvencijski opseg, MHz

Izmjerene karakteristike

  • električna dužina (u stopama ili stepenima);
  • gubici u napojnim vodovima (dB);
  • kapacitivnost (pF);
  • impedansa ili Z vrijednost (ohma);
  • fazni ugao impedanse (u stepenima);
  • induktivnost (µH);
  • reaktancija ili X (ohm);
  • aktivni otpor ili R (om);
  • rezonantna frekvencija (MHz);
  • povratni gubitak (dB);
  • frekvencija signala (MHz);
  • SWR (Zo programabilan).

200x100x65 mm

Radni frekvencijski opseg merača SWR podeljen je na podopsege: 1,8...4 MHz, 27...70 MHz, 415...470 MHz, 4,0...10 MHz, 70...114 MHz, 10. ..27 MHz, 114...170 MHz

SWR i mjerači snageComet
Comet seriju merača snage i SWR-a predstavljaju tri modela: CMX-200 (SWR i merač snage, 1,8-200 MHz, 30/300/3 kW), CMX-1 (merač SWR i snage, 1,8-60 MHz, 30/300/3 kW) i, od najvećeg interesa, CMX2300 T (SWR i mjerač snage, 1,8-60/140-525 MHz, 30/300/3 kW, 20/50/200 W)
CMX2300T
CMX-2300 merač snage i SWR se sastoji od dva nezavisna sistema u opsegu 1,8-200 MHz i opsegu 140-525 MHz sa mogućnošću istovremenog merenja ovih opsega. Prolazna struktura uređaja i, kao posljedica toga, mali gubitak snage omogućavaju izvođenje mjerenja tokom dužeg vremenskog perioda.


Specifikacije

Domet M1

M2 raspon

Frekvencijski opseg

1,8 - 200 MHz

140 - 525 MHz

Područje mjerenja snage

0 - 3KW (HF), 0 - 1KW (VHF)

Opseg mjerenja snage

Greška mjerenja snage

±10% (puna skala)

Područje mjerenja SWR

od 1 do beskonačnosti

Otpor

Rezidualni SWR

1.2 ili manje

Gubitak umetanja

0,2 dB ili manje

Minimalna snaga za SWR mjerenja

Približno 6W.

M-oblika

Napajanje za pozadinsko osvetljenje

11 - 15V DC, približno 450 mA

Dimenzije (podaci u zagradama uključujući izbočine)

250 (Š) x 93 (98) (V) x 110 (135) (D)

Oko 1540

Brojila snage i SWR-aNissen
Često za rad na gradilištu nije potreban složen uređaj koji daje potpunu sliku, već funkcionalan uređaj koji je jednostavan za korištenje. Nissen serija mjerača snage i SWR-a upravo su takvi „radni konji“.
Jednostavna prolazna struktura i visoko ograničenje snage do 200 W, zajedno sa frekvencijskim spektrom od 1,6-525 MHz, čine Nissen uređaje vrlo vrijednom pomoći tamo gdje nije potrebna složena karakteristika linije, već prilično brza i tačna mjerenja.
NISSEI TX-502
Tipičan predstavnik Nissen serije mjerača je Nissen TX-502. Direktno i povratno mjerenje gubitaka, SWR mjerenje, pokazivački panel sa jasno vidljivim gradacijama. Maksimalna funkcionalnost uz lakonski dizajn. A u isto vrijeme, u procesu postavljanja antena, to je često sasvim dovoljno za brzo i efikasno postavljanje komunikacijskog sistema i postavljanje kanala.

Dakle, kupili ste radio stanicu, antenu i, nakon što ste pričvrstili uređaj na auto, iznenađeno ste otkrili da se ne čujete. Budale kupuju pojačalo, a pametni postavljaju antenu. Pametan si, zar ne? Stoga, kada počnete da shvaćate razloge, prvo na što naiđete su riječi SWR ili “Omjer stajaćih valova”.

Dakle, šta je SWR ili “odnos stojećeg talasa”? Ovo je broj koji karakteriše ispravnu postavku. Manje je više. Ne postoji manje od 1. Šta to znači možete pročitati na internetu: nema samo puno članaka, već mnogo.

Kako to izmjeriti? Obično, tamo gdje prodaju radio i antene, možete kupiti i SWR mjerač. Uopšte vam ne treba profesionalni, uzmite najjeftiniji, trebao bi koštati maksimalno 400-500 rubalja. Kao mjerač prikaza dovoljan je za oči.

Prvo što treba da uradite je da ga povežete. Obično je sve nacrtano na slikama, ali ako ništa, onda treba antenu zašrafiti u ANT ili ANTENU, a izlaz sa radio stanice u TRANSMITTER ili RADIO.

Uključujemo radio stanicu.

Sada pogledajte sam SWR mjerač. Postoje REF-FWD i/ili PWR/SWR prekidači. 1. Kliknite na SWR i FWD.

2. Sada pritisnite “transmit” na radio stanici i okrenite dugme na SWR meraču da pomerite strelicu do maksimuma na skali.

3. Kliknite na REF.

4. Ponovo pritisnite “gear” i pogledajte skalu sa slovima SWR. Ovo je željeni SWR.

Pa, imamo broj. Recimo 2,5 ili 3. Ali svuda pišu da SWR treba da bude 1! Inače je loše. sta da radim?

Ispod je moja ekskluzivna slika.

Kao što vidite, graf vrijednosti SWR-a je nešto što izgleda kao U ili V. Odmah da vam kažem, za svakoga je drugačije! Neki imaju strme, dok drugi imaju blage padine. Za neke je lijeva strmija od desne, ili obrnuto... Za neke minimum grafa prolazi kroz SWR = 1, a za druge će dva biti idealna. Općenito, tvoje je samo tvoje!

Naš zadatak je da postavimo minimalni raspored na kanal na kojem najviše komunicirate. Recimo, 15. gdje komuniciraju vozači na daljinu.

Prva stvar koju treba da shvatite je na kojoj "kosini" je sada sve postavljeno. Jednostavno: stavite stanicu na kanal 1, izmjerite SWR, zatim na kanal 15, ponovo izmjerite, pa na kanal 30, izmjerite ponovo. Pogledajmo brojke.

Brojevi padaju - vi ste na lijevoj strani. Potrebno je produžiti antenu.

Brojevi rastu - na pravom ste nagibu. Antenu je potrebno skratiti.

Brojevi u duhu "veliki-mali-veliki" - vaš SWR graf je vrlo uzak, smanjite korak. Pa, ili ste vrlo blizu cilja - prestanite pomicati antenu u držaču.

Brojevi u duhu "isto-isto-isti" - vaš SWR graf je veoma širok. Vrlo je mala vjerovatnoća da će se promijeniti dužina antene.

Po mom iskustvu, najverovatnije ćete morati da presečete antenu. Ostali slučajevi su veoma retki...

Nakon produžavanja ili skraćivanja antene, ponovite postupak mjerenja dok se ne dostigne minimalna vrijednost SWR-a na željenom kanalu. Ponavljam, svaka instalacija ima svoj minimalni dostižni nivo!

Kako skratiti? Upotrijebite moćna kliješta da odgrizete centimetar od vrha. Ovdje je glavna stvar ne pretjerivati, jer je izduživanje mnogo zamornije od rezanja.

Kako produžiti? Ovdje postaje teže. Ako nema dovoljno opsega podešavanja za samu antenu, onda obično zalemite/zavrte/zavare komad na vrh sa marginom kako bi ga kasnije mogli odrezati...

Napredniji ljudi mogu da urade istu stvar promjenom broja zavoja žice namotane na zavojnicu (zadebljanje je na dnu antene), ali naprednim ljudima ova priča ne treba :)

Koje SWR vrijednosti su dobre, a koje loše? Grubo govoreći, sve više od 2,5 je loše. 1,5-2,5 – povući će. 1.1-1.5 je dobro. 1 – odlično.

Imate li visok SWR i on se ne smanjuje? 99% zbog činjenice da postoji jako loš kontakt negdje u lancu “masa antene – karoserija automobila – karoserija radija”. Ili u žici antene i konektorima.

Vidite kako je jednostavno?

Gotovo svaki korisnik radio stanice ili primopredajnika suočava se sa potrebom optimalne koordinacije antensko-fider uređaja i predajnika. Ovaj problem je relevantan za one koji koriste "stacionarne" radio stanice (uključujući i radio saobraćaj u civilnom opsegu 27 MHz), kao i za one koji koriste automobilske AM i FM primopredajnike. Da biste povećali područje pokrivenosti prijenosne (nosive) radio stanice, priključite odgovarajuću vanjsku antenu. Rješenje ovog problema važno je za one koji već imaju ili planiraju da kupe i registruju radio stanicu i sprovode aktivnu i efikasnu (na velikim udaljenostima) radio razmjenu. Zbog toga vam je potreban SWR mjerač.

SWR metar je mjerač odnosa stojećih valova. Autor u svojoj laboratoriji ima dva industrijska SWR mjerača - SWR-430 Optim (verzija SWR-121) i SX-40 (verzija SX-40). Opći principi postavljanja antenskog sistema pomoću SWR mjerača su dobro opisani u.

SWR mjerač SWR-430
SWR-430 SWR mjerač, čiji je izgled prikazan na fotografija 1, mjeri SWR u strujnim vodovima (feeder vodovi) antenskog sistema u civilnom opsegu od 27 MHz (opseg mjernih frekvencija 24...30 MHz) i neophodan je uređaj za kvalitetno podešavanje antena. To, zauzvrat, osigurava visokokvalitetan rad primopredajnih uređaja. Budući da je bilo koja antena podešena „na predajnik“, efikasnost i radni domet određenog radio dopisnika zavise od rezonancije antenskog sistema i putanje prenosa određene radio stanice.

Uz SWR, SWR-430 uređaj može mjeriti izlaznu snagu predajnika radio stanice. Skala indikatora brojčanika ( fotografija 1) u uređaju postoji samo jedan, funkcije mjerenja SWR-a i snage predajnika se prebacuju na prednjoj ploči pomoću trake prekidača.

Greška uređaja nije veća od 5%, impedansa 50 Ohma. Uređaj je pogodan za mjerenje propusne snage do 100 W, što u potpunosti zadovoljava potrebe radio-amatera, budući da većina modernih primopredajnika ima maksimalnu snagu do 100 W, osim toga, u Rusiji, prema zahtjevima Roskomnadzora, samo stručnjaci mogu raditi sa snagom iznad ove vrijednosti.
Opseg kalibracije indikatora brojčanika je 1…1:3. Ovo je uređaj niske preciznosti mjerenja, ali uz njegovu pomoć možete podesiti antenu na jednostavan način, što je svakako bolje od potpunog odsustva uređaja za podešavanje antene.
Napominjem da uređaji SWR-420 Optim i SWR-121, sličnih karakteristika, mogu samo promijeniti SWR bez mogućnosti mjerenja snage.

SWR i brojila snageSX-20 iSX-40
SWR i mjerači snage SX-20 i SX-40 (vidi. fotografija 1) je uređaj sa dvije funkcije: omogućava vam mjerenje snage i SWR-a u rasponu od 140..525 MHz.

Prekidač maksimalne snage 15/150 W instaliran je na prednjoj ploči uređaja. Štoviše, minimalna izmjerena snaga je samo 1 W, što vam omogućava da konfigurirate antenski sistem prijenosnih radio stanica u "LOW" modu, bez straha od kvara izlaznog stupnja na bilo kojoj od mogućih vrijednosti ulaza antene impedansa.

SWR mjerač model SX-20 je dizajniran za mjerenje snage i SWR-a u rasponu od 1,8...200 MHz. Ima maksimalnu mjerljivu sklopku snage od 30/300 W.

Oba uređaja imaju karakterističnu impedanciju od 50 oma (za spajanje na kabel s karakterističnom impedancijom od 50 oma), spojena pomoću UHF konektora. Minimalna snaga radio stanice je 2 W.

Domaći SWR mjerač
Oni radio-amateri koji rijetko popravljaju i podešavaju radio stanice koriste usluge "terenskih stručnjaka" za konfiguraciju i koordinaciju primopredajnika i AFU-a, što je danas vrlo skupo, kao i svaki posao na polju održavanja i popravke. Iako stručnjaci i dalje koriste iste SWR mjerače za postavljanje i koordinaciju. Pa zar nije lakše da ga sami sastavite? Za one koji su spremni sami sastaviti SWR mjerač i naučiti kako ga koristiti, nudim sljedeće preporuke.

Za usklađivanje izlaza predajnika sa fiderom koristi se poseban uređaj za usklađivanje, a antena se usklađuje sa kablom, obično promjenom dužine antene.

Prikazana je shema strujnog kruga domaćeg SWR mjerača s odgovarajućim uređajem Fig.1.

Uređaj za usklađivanje sastoji se od dva varijabilna kondenzatora C1 i C2 sa zračnim dielektrikom (na primjer, KPE-4...50, 1KLMV-1) i induktorom bez okvira L1. Sadrži 8 zavoja bakarne žice bez izolacije prečnika 2,2 mm sa prečnikom namotaja 25 mm i dužinom od 22 mm. Induktivnost takve zavojnice bit će 1,2 μH. Usklađivanje se podešava kondenzatorima C1 i C2. Očitavanja se očitavaju na IP miliampermetarskoj skali. Prilikom postavljanja, SWR mjerač se ugrađuje između odgovarajućeg uređaja i dovodnog voda.

SWR metar pokazuje koliko je sistem radio stanica-feeder-antena blizu režimu putujućeg talasa (nema reflektovanog signala od opterećenja).
Usklađujući uređaj brojila se povezuje na antensku utičnicu predajnika pomoću komada kabla (dužine više od 1 m) sa karakterističnom impedancijom od 50 Ohma, na primjer, RK-50 ili slično.

Merni deo SWR merača je konstruktivno napravljen od komada istog kabla dužine 160 mm sa uklonjenom spoljnom izolacijom. Nakon svih pripremnih radova, ovaj dio kabela se savija u potkovicu. Žičani štit je spojen na "zajedničku žicu" predajnika. Dizajn i izgled završnog dijela kabela prikazan je u Fig.2.

Unutrašnje jezgro kabla (2) je jednim krajem spojeno na odgovarajući uređaj (kondenzator C2), a drugim krajem za antenski fider. Unutar zaštitne žice SWR mjerača (komad kabla dužine 160 mm sa uklonjenom izolacijom - 1) pažljivo se iglom polaže fleksibilna izolirana žica tipa MGTF-0.8 (3) i iz njene sredine se izvlači slavina za spajanje otpornika R1. Krajevi unutrašnje žice MGTF-0,8 (može se koristiti bilo koja slična žica MGTF-1, MGTF-2) zalemljeni su na germanijske diode VD1, VD2.

O detaljima
Otpornik R1 snage 2 W sa otporom u rasponu od 30...150 Ohma. Varijabilni otpornik R2 tipa SPO-1. Kao diode, VD1, VD2 koristi "stare" germanijumske diode iz serije D2, D9, D220, D311 sa bilo kojim slovnim indeksom.
Bilo koji kalibrirani mjerni uređaj, sa ukupnom strujom odstupanja od 1 mA. Prekidač SB1 je prekidač, na primjer MTS-1. Kućište za SWR mjerni uređaj može se odabrati na bilo koji prikladan, zaštićen način.

Izgled gotovog uređaja može biti isti (na primjer, kao u autorskoj verziji), kao što je prikazano na fotografija 2.

Prije uključivanja radio stanice i uređaja za usklađivanje, izvode se potrebni pripremni radovi: priključite antenu-feeder uređaj, postavite prekidač SB1 u položaj “PR” (u lijevom položaju prema dijagramu) i podesite varijablu otpornik R2 klizač u srednji položaj.

Nakon napajanja radio stanice i uključivanja u režimu "prenos", pomicanjem klizača promjenjivog otpornika R2 postiže se maksimalno odstupanje igle miliampermetra udesno, na primjer, do broja "10" (ako je ovaj broj maksimalna stepenovana vrijednost na skali). Nakon toga prekidač SB1 se prebacuje u položaj “OBR” i na skali instrumenta se bilježi novo očitanje (primjetno manje od prethodnog), koje odgovara vrijednosti povratnog talasa.

Koristeći formulu SWR = (P pr + P arr) / (P pr – P arr) pronađite SWR vrijednost, gdje je P pr očitavanje uređaja u režimu direktnog talasa (prekidač SB1 u lijevom položaju prema dijagramu).

P obr – očitavanje instrumenta za povratni val. Na primjer, P pr =10, P arr =2, zatim SWR = (10 + 2) / (10 - 2) = 1,5.
Gubici refleksije talasa u krugu “predajnik-feeder-antena” zavise od SWR vrijednosti i dati su u sto.

Za optimalno usklađivanje, poželjno je imati SWR u rasponu od 1,1...1,5, u ovom slučaju će gubitak refleksije valova biti 5...12%, što je sasvim prihvatljivo.
Pre nego što počnete da podešavate antenu, preporučljivo je da se uverite da su očitanja postojećeg SWR merača tačna i da imate „kontrolnu“ antenu, koja može biti standardna antena sa prenosive radio stanice ili čak kućna četvrttalasna ( 1/4) “pin.”

Dobro je imati dva SWR merača u svom inventaru, dizajnirana za rad sa fiderima koji imaju karakterističnu impedanciju od 50 i 75 Ohma, i, naravno, nekoliko "uzoraka" korištenih kablova.

Uporedna mjerenja (komparativna efikasnost) svode se na određivanje nivoa jačine polja, a zatim na uzimanje dijagrama zračenja antene, ali nemaju svi radio-amateri takve mogućnosti.
Koordinacija antenskog sistema korišćenjem razmatranog kućnog uređaja svodi se na to da, pod uslovom da je dužina antenskog pina konstantna, promenom kapacitivnosti kondenzatora C1 i C2 odgovarajućeg uređaja, kao i promenom Kapacitet kondenzatora za podešavanje na bazi antene, postižu se potrebne vrijednosti SWR.

Ako su iglica antene, a u nekim modelima i njena „protivteža“, strukturno sposobni da podese dužinu, onda je ovo dodatna prilika za konfigurisanje celog sistema podudaranja.
Ova jednostavna metoda može se koristiti za konfiguriranje amaterskih radio VHF primopredajnika, pa čak i auto radija koji rade u civilnom frekvencijskom opsegu, sa izlaznom snagom od 0,5...15 W i opremljenim jednostavnim dizajnom antena.

© 2024 ermake.ru -- O popravci računara - Informativni portal