Коэффициент стоячей волны: различия между версиями
| [отпатрулированная версия] | [непроверенная версия] |
Содержимое удалено Содержимое добавлено
rq перед патом. На копивио проверил 4 произвольно выбранных отрывка из статьи. |
Нет описания правки |
||
Строка 1:
'''Коэффициент стоячей волны''' (КСВ; {{lang-en|'''s'''tanding '''w'''ave '''r'''atio}}, SWR) — отношение наибольшего значения [[Амплитуда|амплитуды]] напряженности [[Напряжённость электрического поля|электрического]] или [[Напряжённость магнитного поля|магнитного]] поля [[Стоячая волна|стоячей волны]] в [[длинная линия|линии передачи]] к наименьшему<ref name="ГОСТ1823872">ГОСТ 18238-72. «Линии передачи сверхвысоких частот. Термины и определения»</ref>.
КСВ определяется качеством согласования нагрузки (например, [[антенна|антенны]]) с линией передачи ([[Фидер (радиотехника)|фидером]]). КСВ в линии передачи не зависит от [[Внутреннее сопротивление|внутреннего сопротивления]] источника электромагнитной волны (генератора) и (в случае линейной нагрузки) от мощности генератора. Значение КСВ в однородной линии передачи без потерь постоянно по всей длине линии и не зависит от ее длины. КСВ влияет на [[КПД]] системы "линия передачи — нагрузка", максимальное значение передаваемой по линии мощности и режим работы генератора.
Строка 15:
В режиме согласования (в режиме [[Бегущая волна|бегущей волны]]) КСВ = 1, это означает, что отраженная волна отсутствует, и |Г| = 0. При появлении отраженной волны (в режиме смешанной волны) значение КСВ возрастает. В режиме [[Стоячая волна|стоячей волны]], когда амплитуды отраженной и падающей волн равны, значение |Г| = 1, и КСВ стремится к бесконечности.
В линии передачи без потерь с [[Волновое сопротивление|волновым сопротивлением]] ''W'', нагруженной на чисто активную нагрузку с [[Электрический импеданс|сопротивлением]] ''R''<sub>нагр</sub>, при ''R''нагр>''W'' КСВ = ''R''<sub>нагр</sub>/''W'', при ''W''>''R''нагр КСВ = ''W''/''R''<sub>нагр</sub>. Например, если линию передачи с волновым сопротивлением 50 Ом нагрузить на чисто активное сопротивление {{nobr|100 Ом}} или {{nobr|25 Ом}}, то КСВ в линии будет равен 2.0, при этом амплитуда волны в пучности будет превышать амплитуду волны в узле в два раза. На круговой [[Диаграмма Вольперта — Смита|диаграмме Вольперта — Смита]] линии постоянного КСВ — это концентрические окружности, центр которых совпадает с центром диаграммы (центру диаграммы соответствует значение {{nobr|КСВ = 1}}).
На практике КСВ широко применяется как характеристика качества согласования и для цепей с сосредоточенными параметрами, в которых в явном виде нет [[Длинная линия|длинных линий]]. При этом указание значения КСВ тождественно указанию значения |Г|.
Строка 22:
</small>
== КБВ, КСВН и
Величина КСВ обратна ''[[Коэффициент бегущей волны|
В линии передачи с [[Поперечная волна|Т-волной]] (например, в линии [[Коаксиальный кабель|коаксиального]] типа) КСВ можно определить по напряжению (как отношение наибольшего вдоль линии значения амплитуды напряжения к наименьшему, на практике используется термин ''КСВ по напряжению'' (КСВН)). Аналогично в линии с Т-волной можно определить ''КСВ по току'' (как отношение амплитуд токов). Значения определенных таким образом КСВН и КСВ по току равны КСВ. Для линий передачи с другими типами волн, например, для [[Диэлектрический волновод|диэлектрического]] или [[Радиоволновод|металлического]] волноводов, КСВН и КСВ по току ввести и использовать затруднительно либо невозможно.
При измерении амплитуды напряженности поля или напряжения, необходимом для измерения КСВ, используются детекторные секции с [[Диод#Диодные детекторы|диодами]], имеющими в режиме слабого сигнала близкую к квадратичной [[Вольт-амперная характеристика|вольт-амперную характеристику]]. Результат детектирования приблизительно пропорционален квадрату измеряемой амплитуды напряженности поля или напряжения, то есть пропорционален мощности, ответвляющейся из линии передачи в детекторную секцию. В прошлом для упрощения обработки результатов измерений (чтобы не извлекать квадратный корень) вместо КСВ использовали отношение полученных таким образом оценок квадратов амплитуд (напряженности поля в линии, напряжения между проводниками линии), которое приближенно равно квадрату КСВ. Такое отношение не вполне корректно называли
В зарубежной литературе термину КСВ соответствует SWR (standing wave ratio), КСВН и Кст<sub>U</sub> — VSWR (Voltage SWR), КСВ по току — ISWR, КСВ по мощности — PSWR.
Строка 36:
== Приемлемое значение КСВ ==
Желательно, чтобы значение КСВ в линии передачи было близко к единице, при этом максимален КПД системы "линия передачи — нагрузка", равный<ref name="Сазонов">Сазонов Д. М. Антенны и устройства СВЧ. Учеб. для радиотехнических специальностей вузов. — М.: Высш. шк., 1988. — 432 с.</ref> отношению мощности, выделяемой в нагрузке, к мощности падающей волны, отдаваемой генератором в линию передачи. Допустимые значения КСВ на рабочей частоте или в полосе рабочих частот для различных устройств регламентируются в технических условиях и ГОСТах. Обычно приемлемые значения КСВ лежат в пределах от 1
Значение КСВ зависит от многих факторов, в частности:
Строка 43:
* от качества разделки [[Коаксиальный кабель|кабеля]] в [[Коаксиальный радиочастотный разъём|высокочастотном соединителе]] (разъёме) линии передачи на стороне нагрузки.
Возрастание (
* тепловые потери в самой линии передачи по сравнению со случаем {{nobr|КСВ = 1}} возрастают (этот дополнительный рост потерь тем сильнее, чем выше погонное затухание в линии передачи);
* из-за рассогласования нагрузки с линией передачи (причина возрастания КСВ) снижается потребление нагрузкой мощности генератора (часто некорректно говорят об ''отражении мощности от нагрузки и ее переносе отраженной волной с последующим поглощением в генераторе'');
<small>Однако эквивалентная схема выходной цепи активного прибора, работающего в нелинейном режиме (в частности с отсечкой тока) не является "соединением идеального источника тока ''J'' и неизменной комплексной проводимости ''G'', c которой требуется согласовать нагрузку", поскольку значения ''J'', ''G'' и колебательной мощности сложным образом меняются при изменении сопротивления нагрузки. Поэтому если в линии передачи, подключенной к "настроенному" (
* изменяется режим работы активного прибора источника электромагнитной волны, что является негативным фактором, ''дополнительно'' снижающим выделение мощности в нагрузке. Частично этот фактор можно устранить размещением [[Антенное согласующее устройство|согласующего устройства]] ("антенного тюнера") между генератором и линией передачи; однако при этом появляется новый источник потерь — само согласующее устройство, КПД которого убывает с ростом КСВ.
Возможны и другие последствия:
* [[Электрический пробой|пробой]] линии передачи или
* выход из строя мощного усилителя (транзистора) из-за выхода режима работы за допустимые пределы: возрастание тока или напряжения на выходном электроде может привести к пробою, возрастание рассеиваемой мощности — к перегреву; в диапазонах УВЧ и СВЧ для защиты активных приборов применяют невзаимные устройства — [[Ферритовый вентиль|вентили]] и [[циркулятор]]ы, не пропускающие отраженную от нагрузки волну к генератору, однако при продолжительной работе на рассогласованную нагрузку и они могут выйти из строя;
* возрастание неравномерности [[АЧХ]] тракта, что может проявляться, в частности, в искажении формы передаваемых короткоимпульсных сигналов (длительность которых сравнима с временем распространения сигнала в линии передачи) и проявлении многократных переотражений короткоимпульсных сигналов (длительность которых значительно меньше времени распространения сигнала в линии передачи, аналогично эффекту [[Реверберация|реверберации]] в акустике);
Строка 60:
== Измерение КСВ ==
Прибор для измерения КСВ — КСВ-метр.
Строка 68 ⟶ 69 :
При измерении КСВ следует учитывать следующее.
* КСВ определяется в установившемся режиме, когда прекратится переходный процесс в линии передачи, возникающий в момент включения генератора (волна распространяется по длинной линии от генератора в сторону нагрузки, частично отражается от нее, распространяется в обратном направлении к генератору, частично отражается от него и
* При измерении качества согласования потенциально нелинейной нагрузки следует учитывать, что результат может зависеть от мощности измерительного сигнала. Например, при измерении КСВ по входу усилителя входной импеданс активного прибора может зависеть режима его работы и, в частности, от мощности измерительного сигнала. В таких случаях измерение следует проводить, используя измерительный сигнал со вполне определенной (номинальной) мощностью.
Строка 74 ⟶ 75 :
* В линии передачи с потерями модуль коэффициента отражения непрерывно убывает по мере удаления от нагрузки и приближении к генератору. Это объясняется тем, что как падающая, так и отраженная волны испытывают затухание. Поэтому в линии передачи с потерями КСВ имеет условный смысл<ref name="Сазонов" />. Режим работы в такой линии можно характеризовать двумя значениями КСВ: около нагрузки и около генератора. Измерение КСВ на стороне генератора без учета погонного затухания в линии передачи может привести к неверному заключению о высоком качестве согласования нагрузки с линией передачи и к завышенной оценке КПД системы "линия передачи — нагрузка".
<small>Например, при использовании кабеля PK50-7-15 удельное затухание на частотах Си-Би (около {{nobr|27 МГц}}) составляет {{nobr|0
* При измерении КСВ антенны без использования радиочастотной [[Безэховая камера#Радиочастотные безэховые камеры|безэховой камеры]] результат измерения может быть неверным, если антенна принимает радиосигналы расположенных поблизости мощных источников, амплитуда которых на входе измерителя сопоставима с амплитудой отраженного от антенны измерительного сигнала. Эта проблема - не редкость в декаметровом и более длинноволновых диапазонах, где действующая высота полноразмерных антенн велика. Для ослабления указанного влияния повышают мощность генератора измерительного сигнала, включают в тракт частотные фильтры и применяют другие схемотехнические решения. Тем не менее, это не устраняет необходимости в безэховой камере, чтобы антенна не возвращала в измеритель собственный сигнал, отражённый от окружающих предметов.
<small>Например, в отечественных панорамных измерителях КСВн и ослабления, таких как Х1-43, применялась амплитудная модуляция испытательного сигнала на частоте {{nobr|100 кГц}} (отключаемая), а напряжение с детекторов проходило через узкополосный полосовой фильтр (отключаемый), что делало приёмные цепи селективными.</small>
* Датчик КСВ на выходе радиопередатчика может давать неверные показания, если сигнал содержит недостаточно подавленные гармоники несущего колебания (например, из-за неверной настройки выходной колебательной цепи радиопередатчика) или иные побочные колебания.
Строка 84 ⟶ 85 :
* Измеритель КСВ рассчитывается на использование в тракте с определенным значением волнового сопротивления. Попытка измерить КСВ в тракте с иным значением волнового сопротивления даст неверный результат.
<small>Например, проведение измерений КСВ в тракте с волновым сопротивлением {{nobr|75 Ом}} с использованием КСВ-метра для тракта {{nobr|50 Ом}} даст неверный результат.
</small>
== Примечания ==
{{Примечания}}
== Ссылки ==
* [http://rk3awl.ru/techpart/swru2014.pdf Таблица
[[Категория:Радиотехнические величины и параметры]]
| |||