W elektronice RF często charakteryzujemy komponent lub antenę za pomocą współczynnika fali stojącej (SWR). Jaka jest definicja tego parametru i jak wpływa na obwód?
Motywacja tego pytania polega na tym, że odpowiadając na inne pytanie , przydatne byłoby odniesienie się do definicji SWR w witrynie w celu wyjaśnienia, w jaki sposób mierzona jest SWR.
Odpowiedzi:
Każda linia przesyłowa ma charakterystyczną impedancję, zwykle oznaczoną Z 0 . Jeżeli linia transmisyjna zostanie zakończona impedancjami pasującymi do Z 0 , sygnał uruchomiony na jednym końcu zostanie całkowicie pochłonięty na drugim końcu i żadna energia nie zostanie odbita z powrotem do źródła. Napięcie i / lub prąd zmierzone w dowolnym punkcie wzdłuż linii będą takie same jak w każdym innym punkcie.
Jeśli jednak impedancja terminacji nie zostanie dopasowana do linii przesyłowej, energia zostanie odbita z powrotem do linii, a ten sygnał „wstecz” zakłóci (doda lub odejmie) sygnał „do przodu”.
Jeżeli sygnał jest falą sinusoidalną o stałej częstotliwości, zakłócenia te wytwarzają „fale stojące” na linii przesyłowej. Oznacza to, że zmierzone napięcie lub zmierzony prąd w linii będą się okresowo zmieniać wraz z odległością od nieciągłości impedancji. Jeżeli impedancja końcowa jest większa niż Z 0 , w tym punkcie będzie maksymalne napięcie; jeśli jest mniejszy, będzie tam obecne maksimum.
Definicji dla „współczynnikiem fali stojącej” (SWR) jest stosunkiem maksymalnego napięcia (i prądu) znalezione w dowolnym punkcie wzdłuż linii minimalnej wartości można znaleźć w każdym innym punkcie na linii. Czasami termin VSWR jest używany do wyraźnego oznaczenia stosunku napięcia. Wartość tej proporcji jest bezpośrednio związane ze stosunkiem Z 0 do impedancji zakończenia Z T . Konkretnie,
SWR = Z T / Z 0 , jeśli Z T > Z 0
SWR = Z 0 / Z T , jeśli Z T <Z 0
Gdy element lub antena charakteryzuje się pomiarem SWR, jest to zawsze określone w odniesieniu do konkretnej nominalnej impedancji linii przesyłowej (zwykle 50 Ω lub 75 Ω, w zależności od zamierzonego zastosowania). Jest to kolejny sposób stwierdzenia, jak blisko impedancja urządzenia jest do wartości nominalnej.
Jak pokazał Dave Tweed w swojej odpowiedzi, współczynnik fali stojącej (SWR) jest sposobem na scharakteryzowanie jakości obciążenia w systemie RF. Oznacza to, jak ściśle komponent obciążenia dopasowuje się do impedancji charakterystycznej układu.
SWR można określić w kategoriach sygnałów napięciowych lub prądowych na linii przesyłowej, chociaż najczęściej używamy napięcia, a następnie konkretnie odnoszą się do VSWR.
VSWR był używany historycznie, ponieważ można go zmierzyć za pomocą prostej metody ręcznej. Stosuje się powietrzno-dielektryczną współosiową linię transmisyjną, ze szczeliną w zewnętrznym przewodzie, umożliwiającą włożenie sondy w celu zetknięcia się z przewodnikiem środkowym. Sonda przesuwa się wzdłuż linii, aby znaleźć punkty maksymalnej i minimalnej amplitudy sygnału, co oczywiście natychmiast daje VSWR. Ta technika nie jest dziś stosowana w liniach koncentrycznych ze względu na dostępność automatycznych analizatorów sieci, ale nadal jest stosowana w systemach falowodów z konfiguracją sondy:
VSWR jest często używany do charakteryzowania komponentów rf, gdy chcemy określić, jak dobrze są one dopasowane jako obciążenia na linii transmisyjnej, bez odniesienia do tego, czy wytwarzają odbicia ujemne czy dodatnie.
VSWR jest również często używany do scharakteryzowania anten, ponieważ musiał jedynie znać wielkość odbicia, aby określić ułamek mocy źródła wypromieniowanej z anteny.