إضافة المفضلة تعيين الصفحة الرئيسية
موضع:الصفحة الرئيسية >> الأخبار

منتجات الفئة

المنتجات للخلف

مواقع FMUSER

دليل كامل لـ VSWR من FMUSER [محدث 2022]

Date:2021/3/12 14:00:43 Hits:


في نظرية الهوائي ، يتم اختصار VSWR من نسبة الموجة الدائمة للجهد. 

VSWR هو قياس مستوى الموجة الواقفة على خط التغذية ، ويُعرف أيضًا باسم نسبة الموجة الدائمة (SWR). 

نحن نعلم أن الموجة الواقفة ، التي تفسر نسبة الموجة الواقفة ، هي عامل مهم يجب مراعاته للمهندسين عند إجراء بحث تقني للترددات الراديوية على الهوائيات.


على الرغم من أن الموجات الواقفة و VSWR مهمان للغاية ، إلا أن نظرية وحسابات VSWR غالبًا ما تخفي رؤية لما يحدث بالفعل. لحسن الحظ ، من الممكن الحصول على رؤية جيدة للموضوع ، دون الخوض بعمق في نظرية VSWR.


ولكن ما هو VSWR وماذا يعني للبث؟ هذه المدونة هي الدليل الأكثر اكتمالا حول VSWR ، بما في ذلك ماهيتها وكيفية عملها وكل ما تحتاج لمعرفته حول VSWR. 

دعونا نواصل الاستكشاف!

تقاسم يرعى!


1. ما هو VSWR؟ أساسيات نسبة الموجة الدائمة للجهد


1) حول VSWR 


تعريف VSWR

ما هو VSWR؟ ببساطة ، يتم تعريف VSWR على أنه النسبة بين موجات الجهد المنعكسة والمرسلة في أ موجة تردد الراديو (RF) نظام النقل الكهربائي. 


-اختصار VSWR

VSWR يختصر من نسبة الموجة الدائمة الجهد ، ذلك يتم نطقها أحيانًا باسم "viswar".


-كيف VSWR الانضمام

يعتبر VSWR بمثابة قياس لمدى كفاءة نقل طاقة التردد اللاسلكي - من مصدر الطاقة وثم يذهب د عبر خط نقل ، ويذهب في النهاية في الحمل.


-VSWR في البث

VSWR is يستخدم كمقياس كفاءة لكل شيء ينقل الترددات الراديوية بما في ذلك خطوط النقل والكابلات الكهربائية وحتى الإشارة في الهواء. مثال شائع هو مضخم القدرة المتصل بهوائي عبر خط نقل. لهذا السبب يمكنك أيضًا اعتبار VSWR كنسبة من الحد الأقصى إلى الحد الأدنى من الجهد على خط أقل خسارة.


2) ما هي الرئيسية Fتقاطعات VSWR؟

يتم استخدام VSWR على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من التطبيقات ، مثل في هوائياتصالات، ميكروويف ، تردد راديو (RF، الخ). 


فيما يلي بعض التطبيقات الرئيسية مع الشرح:


تطبيقات VSWR الوظائف الرئيسية لـ VSWR 
الإرسال الهوائي
نسبة الموجة الدائمة للجهد (VSWR) هي مؤشر على مقدار عدم التطابق بين انتيNNA وخط التغذية المتصل بها. يُعرف هذا أيضًا باسم نسبة الموجة الدائمة (SWR). يتراوح نطاق قيم VSWR من 1 إلى ∞. تعتبر قيمة VSWR الأقل من 2 مناسبة لمعظم تطبيقات الهوائي. يمكن وصف الهوائي بأنه "تطابق جيد". لذلك عندما يقول شخص ما أن الهوائي غير مطابق بشكل جيد ، فغالبًا ما يعني ذلك أن قيمة VSWR تتجاوز 2 لتكرار الاهتمام.
اتصالات في الاتصالات السلكية واللاسلكية ، فإن نسبة الموجة الدائمة (SWR) هي نسبة اتساع موجة ثابتة جزئية عند عقدة عكسية (الحد الأقصى) إلى السعة عند عقدة مجاورة (الحد الأدنى) في خط نقل كهربائي. 
ميكروويف
مقاييس الأداء الشائعة المرتبطة بخطوط ودوائر نقل الميكروويف هي VSWR ومعامل الانعكاس و تعودن الخسارة, وكذلك معامل النقل وخسارة الإدراج. يمكن التعبير عن كل ذلك باستخدام معلمات الانتثار ، والتي يشار إليها بشكل أكثر شيوعًا إلى معلمات S.
RF يتم تعريف نسبة الموجة الدائمة للجهد (VSWR) على أنها النسبة بين موجات الجهد المنعكس والمرسلة في الإرسال الكهربائي للتردد اللاسلكي (RF) SYSلديه. إنه مقياس لمدى كفاءة نقل طاقة التردد اللاسلكي من مصدر الطاقة ، عبر خط النقل ، وإلى الحمل


3) تعلم كيفية التعبير عن VSWR من الفني جيمي



فيما يلي قائمة معرفة أساسية مبسطة للتردد اللاسلكي قدمها فني الترددات اللاسلكية جيمي. دعنا lكسب المزيد عنا VSWR من خلال ما يلي المحتويات: 


- التعبير عن VSWR باستخدام الجهد


حسب التعريف ، VSWR هي نسبة أعلى جهد (السعة القصوى للموجة الواقفة) إلى أدنى جهد (السعة الدنيا للموجة الواقفة) في أي مكان بين المصدر والحمل.


VSWR = | V (الحد الأقصى) | / | V (دقيقة) |

V (max) = السعة القصوى للموجة الواقفة
V (دقيقة) = السعة الدنيا للموجة الواقفة


- التعبير عن VSWR باستخدام الممانعة


حسب التعريف ، VSWR هي نسبة مقاومة الحمل ومقاومة المصدر.

VSWR = ZL / Zo

ZL = مقاومة الحمل
Zo = مقاومة المصدر

ما هي القيمة المثالية لمحرك VSWR؟
قيمة VSWR المثالي هي 1: 1 أو يتم التعبير عنها باختصار كـ 1. في هذه الحالة ، تكون القدرة المنعكسة من الحمل إلى المصدر صفرًا.


- التعبير عن VSWR باستخدام الانعكاس والقوة الأمامية


حسب التعريف VSWR يساوي

VSWR = 1 + (Pr / Pf) / 1 - √ (Pr / Pf)

حيث:

العلاقات العامة = القوة المنعكسة
Pf = القوة الأمامية


3) لماذا يجب أن أهتم بـ VSWR؟ لماذا يهم؟


يوفر تعريف VSWR الأساس لجميع حسابات وصيغ VSWR. 


في الخط المتصل ، يمكن أن يتسبب عدم تطابق الممانعة في حدوث انعكاس ، وهو ما يبدو عليه الأمر تمامًا - موجة ترتد للخلف وتذهب في الاتجاه الخاطئ. 


سبب رئيسي: تنعكس كل الطاقة (على سبيل المثال ، من خلال دائرة مفتوحة أو قصيرة) في نهاية الخط ، ثم لا يتم امتصاص أي منها ، مما ينتج عنه "موجة واقفة" مثالية على الخط. 


نتيجة الموجات المتعارضة هي موجة واقفة. هذا يقلل من الطاقة التي يتلقاها الهوائي ويمكن استخدامها للبث. يمكنه حتى حرق جهاز الإرسال. 


تمثل قيمة VSWR الطاقة المنعكسة من الحمل إلى المصدر. غالبًا ما يستخدم لوصف مقدار الطاقة المفقودة من المصدر (عادةً مضخم عالي التردد) عبر خط نقل (عادةً كبل متحد المحور) إلى الحمل (عادةً ما يكون هوائيًا).


هذه حالة سيئة: جهاز الإرسال الخاص بك يحترق بسبب الطاقة الزائدة.


في الواقع ، عندما تعود الطاقة المراد إشعاعها إلى جهاز الإرسال بكامل قوتها ، فإنها عادةً ما تحرق الإلكترونيات الموجودة هناك.

من الصعب أن نفهم؟ إليك مثال قد يساعدك:

تحمل موجات المحيط المتجهة نحو الشاطئ الطاقة تجاه الشاطئ. إذا صعدت إلى شاطئ منحدر بلطف ، فسيتم امتصاص كل الطاقة ، ولا توجد أمواج تعود إلى الشاطئ. 


في حالة وجود جدار بحري عمودي بدلاً من الشاطئ المنحدر ، فإن الموجة الواردة تنعكس تمامًا ، بحيث لا يتم امتصاص أي طاقة في الجدار. 




ينتج التداخل بين الموجات الواردة والصادرة في هذه الحالة "موجة واقفة" لا تبدو أنها تتحرك على الإطلاق ؛ تظل القمم في نفس المواضع المكانية وتتحرك فقط لأعلى ولأسفل.

تحدث الظاهرة نفسها على خط إرسال لاسلكي أو رادار. 


في هذه الحالة ، نريد أن تنتقل الموجات الموجودة على الخط (الجهد والتيار) في اتجاه واحد وتودع طاقتها في الحمل المطلوب ، والذي قد يكون في هذه الحالة هوائيًا حيث سيتم إشعاعها. 


إذا انعكست كل الطاقة (على سبيل المثال ، بدائرة مفتوحة أو قصيرة) في نهاية الخط ، فلن يتم امتصاص أي منها ، مما ينتج عنه "موجة واقفة" مثالية على الخط. 



لا يتطلب الأمر دائرة كهربائية مفتوحة أو قصيرة لتتسبب في انعكاس الموجة. كل ما يتطلبه الأمر هو عدم تطابق في الممانعة بين الخط والحمل. 


إذا لم تكن الموجة المنعكسة قوية مثل الموجة الأمامية ، فسيتم ملاحظة بعض أنماط "الموجة الواقفة" ، لكن القيم الخالية لن تكون عميقة ولن تكون القمم عالية مثل انعكاس مثالي (أو عدم تطابق كامل).


2. ما هو SWR؟


1) SWR تعريف


وفقًا لـ Wikipedia ، يتم تعريف نسبة الموجة الواقفة (SWR) على النحو التالي:


'' مقياس لمطابقة الممانعة للأحمال مع الممانعة المميزة لخط نقل أو دليل موجي في هندسة الراديو والاتصالات. وبالتالي ، فإن SWR هي النسبة بين الموجات المرسلة والمنعكسة أو النسبة بين اتساع الموجة الواقفة في أقصى حد لها ، إلى السعة عند الحد الأدنى ، وعادة ما يتم تعريف SWR على أنها نسبة جهد تسمى VSWR ”.


يشير SWR العالي إلى ضعف كفاءة خط النقل والطاقة المنعكسة ، مما قد يؤدي إلى إتلاف جهاز الإرسال وتقليل كفاءة جهاز الإرسال. 


نظرًا لأن SWR تشير عادةً إلى نسبة الجهد ، فإنها تُعرف عادةً باسم نسبة الموجة الدائمة للجهد (VSWR).


2) كيف يؤثر VSWR على أداء نظام الإرسال؟ 


هناك العديد من الطرق التي يؤثر بها VSWR على أداء نظام المرسل ، أو أي نظام قد يستخدم الترددات اللاسلكية والمقاومة المتطابقة.

على الرغم من أن المصطلح VSWR يستخدم عادة ، فإن كل من موجات التيار والوقوف الحالية يمكن أن تسبب مشاكل. بعض التأثيرات مفصلة أدناه:

- يمكن أن تتلف مكبرات صوت جهاز الإرسال


يمكن أن تؤدي المستويات المتزايدة من الجهد والتيار التي تظهر على وحدة التغذية نتيجة للموجات الدائمة ، إلى إتلاف الترانزستورات الناتجة عن جهاز الإرسال. تعتبر أجهزة أشباه الموصلات موثوقة للغاية إذا تم تشغيلها ضمن حدودها المحددة ، ولكن يمكن أن تتسبب موجات الجهد والتيار الحالية على وحدة التغذية في حدوث أضرار كارثية إذا تسببت في عمل الجهاز خارج حدودها.

- حماية PA يقلل من انتاج الطاقة


وبالنظر إلى الخطر الحقيقي للغاية المتمثل في ارتفاع مستويات SWR التي تتسبب في تلف مضخم الطاقة ، فإن العديد من أجهزة الإرسال تتضمن دوائر حماية مما يقلل من خرج المرسل مع ارتفاع SWR. وهذا يعني أن تطابقًا ضعيفًا بين وحدة التغذية والهوائي سيؤدي إلى معدل SWR مرتفع يؤدي إلى تقليل الخرج وبالتالي خسارة كبيرة في القدرة المرسلة.

- يمكن أن تتسبب مستويات الجهد العالي والتيار في إتلاف وحدة التغذية


من الممكن أن تتسبب مستويات الجهد العالي والحالية التي تسببها نسبة الموجة المرتفعة في تلف وحدة التغذية. على الرغم من أنه في معظم الحالات سيتم تشغيل المغذيات بشكل جيد ضمن حدودها ويجب مضاعفة مضاعفة الجهد والتيار ، إلا أن هناك بعض الحالات التي يمكن أن يحدث فيها الضرر. يمكن أن يتسبب الحد الأقصى الحالي في تسخين محلي مفرط يمكن أن يشوه أو يذيب البلاستيك المستخدم ، ومن المعروف أن الفولتية العالية تسبب الانحناء في بعض الظروف.



- التأخيرات التي تسببها الانعكاسات يمكن أن تتسبب في تشويه:   


عندما تنعكس الإشارة عن طريق عدم التطابق ، فإنها تنعكس مرة أخرى باتجاه المصدر ، ويمكن بعد ذلك أن تنعكس مرة أخرى باتجاه الهوائي. 


يتم إدخال تأخير يساوي ضعف وقت إرسال الإشارة على طول وحدة التغذية. 


إذا تم إرسال البيانات ، فقد يتسبب ذلك في حدوث تداخل بين الرموز ، وفي مثال آخر حيث تم إرسال التلفزيون التماثلي ، شوهدت صورة "شبحية".


ومن المثير للاهتمام أن الخسارة في مستوى الإشارة الناتجة عن ضعف VSWR ليست كبيرة كما قد يتصور البعض. 


أي إشارة تنعكس بواسطة الحمل ، تنعكس مرة أخرى على جهاز الإرسال ، وبما أن المطابقة في المرسل يمكن أن تمكن الإشارة من الانعكاس مرة أخرى على الهوائي مرة أخرى ، فإن الخسائر المتكبدة هي في الأساس تلك التي أدخلتها وحدة التغذية. 


هناك وحدات بت مهمة أخرى يجب قياسها في كفاءة الهوائي: معامل الانعكاس وخسارة عدم التطابق وخسارة العودة على سبيل المثال لا الحصر. VSWR ليست نظرية الهوائي النهائية ، لكنها مهمة.



3) VSWR مقابل SWR مقابل PSWR مقابل ISWR

غالبًا ما تُرى المصطلحات VSWR و SWR في الأدبيات المتعلقة بالموجات الواقفة في أنظمة التردد اللاسلكي ويتساءل الكثيرون عن الفرق.


-VSWR

ينطبق VSWR أو نسبة الموجة الدائمة على وجه التحديد على موجات الجهد الدائمة التي يتم إعدادها على وحدة التغذية أو خط النقل. 


نظرًا لأنه من الأسهل اكتشاف موجات الجهد الدائمة ، وفي كثير من الحالات تكون الفولتية أكثر أهمية من حيث تعطل الجهاز ، غالبًا ما يستخدم مصطلح VSWR ، خاصة في مناطق تصميم الترددات اللاسلكية.


-SWR

SWR تعني نسبة الموجة الواقفة. يمكنك رؤيته كتعبير رياضي عن عدم انتظام المجال الكهرومغناطيسي (حقل EM) على خط نقل مثل الكبل المحوري. 


عادة ، يتم تعريف SWR على أنه نسبة الجهد الأقصى للتردد اللاسلكي (RF) إلى الحد الأدنى من جهد التردد اللاسلكي على طول الخط. نسبة الموجة الواقفة (SWR) لها ثلاث ميزات:


يحتوي SWR على الميزات التالية:

● يصف موجات الجهد والتيار الدائمة التي تظهر على الخط. 

● ذلك هو وصف عام لكل من موجات التيار والجهد الدائمة. 

● ذلك غالبًا ما يستخدم بالاقتران مع العدادات المستخدمة لاكتشاف نسبة الموجة الدائمة. 

إشعار: يرتفع وينخفض ​​كل من التيار والجهد بنفس النسبة لعدم تطابق معين.


يشير SWR المرتفع إلى ضعف كفاءة خط النقل والطاقة المنعكسة ، مما قد يؤدي إلى إتلاف جهاز الإرسال وتقليل كفاءة جهاز الإرسال. نظرًا لأن SWR تشير عادةً إلى نسبة الجهد ، فإنها تُعرف عادةً باسم نسبة الموجة الدائمة للجهد (VSWR).


● PSWR (نسبة الموجة الدائمة للطاقة):

يتم تعريف مصطلح نسبة الموجة الدائمة للطاقة ، والذي يُرى أيضًا في بعض الأحيان ، على أنه مجرد مربع VSWR. ومع ذلك ، فهذه مغالطة كاملة حيث أن القوة الأمامية والمنعكسة ثابتة (بافتراض عدم وجود خسائر في وحدة التغذية) والقوة لا ترتفع وتنخفض بنفس الطريقة مثل أشكال الموجة الدائمة والجهد التي تمثل مجموع العناصر الأمامية والمنعكسة.


● ISWR (نسبة الموجة الدائمة الحالية):

يمكن أيضًا تعريف SWR على أنه نسبة الحد الأقصى لتيار التردد اللاسلكي إلى الحد الأدنى من تيار التردد اللاسلكي على الخط (نسبة الموجة الدائمة الحالية أو ISWR). بالنسبة لمعظم الأغراض العملية ، فإن ISWR هي نفسها VSWR.


من فهم بعض الناس لـ SWR و VSWR في شكلهم الأساسي هو أن 1: 1 مثالي. يعني SWR أن كل الطاقة التي تضعها على الخط يتم إخراجها من الهوائي. إذا لم يكن SWR 1: 1 ، فأنت تقوم بإخراج طاقة أكثر مما هو مطلوب ، ثم تنعكس بعض هذه القوة مرة أخرى أسفل الخط باتجاه جهاز الإرسال الخاص بك ، ثم يتسبب في حدوث تصادم قد يتسبب في أن تكون إشارتك نظيفة و صافي.


ولكن ، ما هو الفرق بين VSWR و SWR؟ SWR (نسبة الموجة الواقفة) هو مفهوم ، أي نسبة الموجة الدائمة. VSWR هو في الواقع كيفية إجراء القياس ، عن طريق قياس الفولتية لتحديد SWR. يمكنك أيضًا قياس SWR عن طريق قياس التيارات أو حتى الطاقة (ISWR و PSWR). ولكن بالنسبة لمعظم المقاصد والأغراض ، عندما يقول شخص ما SWR ، فإنهم يقصدون VSWR ، في المحادثة العامة يمكن استبدالهم.


يبدو أنك تدرك فكرة أنها مرتبطة بالنسبة بين مقدار الطاقة التي تتجه للأمام إلى الهوائي مقابل مقدار الانعكاس للخلف وأن (في معظم الحالات) يتم دفع الطاقة إلى الهوائي. ومع ذلك ، فإن العبارات "أنت تفرغ طاقة أكثر مما هو مطلوب" ثم "تتسبب بعد ذلك في حدوث تصادم من شأنه أن يجعل إشارتك غير نظيفة" غير صحيحة


VSWR مقابل القوة المنعكسة


في حالات SWR الأعلى ، يتم عكس بعض أو الكثير من الطاقة ببساطة إلى جهاز الإرسال. لا علاقة له بإشارة نظيفة وكل ما يتعلق بحماية جهاز الإرسال الخاص بك من الاحتراق و SWR بغض النظر عن مقدار الطاقة التي تضخها. هذا يعني ببساطة أن نظام الهوائي عند التردد ليس فعالاً مثل المبرد. بالطبع ، إذا كنت تحاول الإرسال بتردد ، فستفضل أن يكون للهوائي الخاص بك أدنى SWR ممكن (عادةً ما يكون أي شيء أقل من 2: 1 ليس بهذا السوء في النطاقات السفلية و 1.5: 1 جيد في النطاقات الأعلى) ، ولكن قد تكون العديد من الهوائيات متعددة النطاقات عند 10: 1 في بعض النطاقات وقد تجد أنك قادر على العمل بشكل مقبول.



4) VSWR وكفاءة النظام
في النظام المثالي ، يتم نقل 100٪ من الطاقة من مراحل الطاقة إلى الحمل. يتطلب هذا تطابقًا تامًا بين معاوقة المصدر (الممانعة المميزة لخط النقل وجميع موصلاته) ومقاومة الحمل. سيكون جهد التيار المتردد للإشارة هو نفسه من طرف إلى آخر لأنه يمر دون تدخل.


VSWR مقابل النسبة المئوية للقوة المنعكسة


في نظام حقيقي ، تتسبب الممانعات غير المتطابقة في انعكاس بعض القوة مرة أخرى نحو المصدر (مثل الصدى). تتسبب هذه الانعكاسات في حدوث تداخل بناء ومدمّر ، مما يؤدي إلى حدوث ارتفاعات وانخفاضات في الجهد ، والتي تختلف باختلاف الوقت والمسافة على طول خط النقل. يحدد VSWR تباينات الجهد هذه ، ومن ثم فإن تعريفًا شائعًا آخر لنسبة الموجة الدائمة للجهد هو أنها نسبة أعلى جهد إلى أدنى جهد ، في أي نقطة على خط النقل.


بالنسبة لنظام مثالي ، لا يختلف الجهد. لذلك ، فإن VSWR الخاص به هو 1.0 (أو يتم التعبير عنه عادةً بنسبة 1: 1). عندما تحدث الانعكاسات ، تختلف الفولتية ويكون VSWR أعلى ، على سبيل المثال 1.2 (أو 1.2: 1). ترتبط زيادة VSWR بكفاءة خط النقل المنخفض (وبالتالي كفاءة المرسل الكلية).


تزداد كفاءة خطوط النقل من خلال:
1. زيادة عامل الجهد والطاقة
2. زيادة الجهد وخفض عامل القدرة
3. تقليل عامل الجهد والطاقة
4. تقليل الجهد وزيادة معامل القدرة

هناك أربع كميات تصف فعالية نقل الطاقة من خط إلى حمل أو هوائي: VSWR ، ومعامل الانعكاس ، وخسارة عدم التطابق ، وخسارة العودة. 


في الوقت الحالي ، للحصول على شعور بمعناها ، نعرضها بيانياً في الشكل التالي. ثلاثة شروط: 


● الخطوط المتصلة بحمل مطابق ؛
● الخطوط المتصلة بهوائي قصير أحادي القطب غير مطابق (مقاومة دخل الهوائي هي 20 - 80 أوم ، مقارنة بمقاومة خط النقل البالغة 50 أوم) ؛
● الخط مفتوح في النهاية حيث يجب توصيل الهوائي.




منحنى أخضر - موجة واقفة على خط 50 أوم مع حمل 50 أوم مطابق في النهاية

بمعلماتها وقيمتها العددية كالتالي:

المعلمات  القيمة العددية
تحميل الممانعة
أوم 50 
معامل الانعكاس

VSWR
1
خسارة عدم التطابق
0 ديسيبل
تعويض الخساره
- ∞ ديسيبل

ملاحظة: [هذا مثالي. لا موجة واقفة تذهب كل الطاقة إلى الهوائي / الحمل]


منحنى أزرق - موجة واقفة على خط 50 أوم في هوائي أحادي القطب قصير

بمعلماتها وقيمتها العددية كالتالي:

المعلمات  القيمة العددية
تحميل الممانعة
20 - ي 80 أوم
معامل الانعكاس 0.3805 - J0.7080
القيمة المطلقة لمعامل الانعكاس
0.8038
VSWR
9.2
خسارة عدم التطابق
- 4.5 ديسيبل
تعويض الخساره
-1.9 ديسيبل

ملاحظة: [هذا ليس جيدًا جدًا ؛ الطاقة في الحمل أو الهوائي أقل بمقدار -4.5 ديسيبل من ذلك الخط المتجه لأسفل]


منحنى أحمر - موجة واقفة على الخط مع دائرة مفتوحة في الطرف الأيسر (أطراف الهوائي)

بمعلماتها وقيمتها العددية كالتالي:

المعلمات  القيمة العددية
تحميل الممانعة

معامل الانعكاس

VSWR

خسارة عدم التطابق
- 0 ديسيبل
تعويض الخساره
0 ديسيبل

ملاحظة: [هذا سيء جدًا: لم يتم نقل أي طاقة بعد نهاية السطر]


عودة


3. مؤشرات بارامترات مهمة لنظام SWR


1) خطوط النقل و SWR

يمكن معاملة أي موصل يحمل تيارًا متناوبًا كخط نقل ، مثل تلك العمالقة العلوية التي توزع طاقة مرافق التيار المتردد عبر الأرض. قد يقع دمج جميع الأشكال المختلفة لخطوط النقل خارج نطاق هذه المقالة إلى حد كبير ، لذلك سنقتصر المناقشة على الترددات من حوالي 1 ميجاهرتز إلى 1 جيجاهرتز ، وإلى نوعين شائعين من الخطوط: محوري (أو "محوري") والموصل المتوازي (الملقب بالسلك المفتوح أو خط النافذة أو خط السلم أو التوأم كما سنسميه) كما هو موضح في الشكل 1.



شرح: يتكون الكبل المحوري (A) من موصل مركزي صلب أو مجدول محاط ببلاستيك عازل أو عازل هوائي ودرع أنبوبي إما صلب أو جديلة سلك منسوج. يحيط الغلاف البلاستيكي بالدرع لحماية الموصلات. يتكون الرصاص المزدوج (B) من زوج من الأسلاك المتوازية الصلبة أو المجدولة. يتم تثبيت الأسلاك في مكانها إما عن طريق البلاستيك المقولب (خط النافذة ، الرصاص المزدوج) أو بواسطة عوازل من السيراميك أو البلاستيك (خط سلم).



يتدفق التيار على طول سطح الموصلات (انظر الشريط الجانبي في "تأثير الجلد") في اتجاهين متعاكسين. والمثير للدهشة أن طاقة التردد اللاسلكي المتدفقة على طول الخط لا تتدفق حقًا في الموصلات حيث يوجد التيار. تنتقل كموجة كهرومغناطيسية (EM) في الفراغ بين الموصلات وحولها. 


يشير الشكل 1 إلى مكان وجود الحقل في كل من coax و twin-lead. بالنسبة للإقناع ، يتم احتواء الحقل بالكامل داخل العازل بين الموصل المركزي والدرع. بالنسبة إلى الرصاص المزدوج ، على الرغم من ذلك ، يكون المجال أقوى حول الموصلات وبينها ولكن بدون درع محيط ، يمتد جزء من المجال إلى الفضاء حول الخط.


هذا هو السبب في أن coax يحظى بشعبية كبيرة - فهو لا يسمح للإشارات الداخلية بالتفاعل مع الإشارات والموصلات خارج الخط. من ناحية أخرى ، يجب إبقاء التوأم الرصاص بعيدًا (يكفي بضعة خطوط عرض) عن خطوط التغذية الأخرى وأي نوع من الأسطح المعدنية. لماذا استخدام التوأم الرصاص؟ بشكل عام ، يكون لها خسائر أقل من الإقناع ، لذا فهي خيار أفضل عندما يكون فقدان الإشارة أحد الاعتبارات المهمة.



دروس خط النقل للمبتدئين (المصدر: AT&T)



ما هو تأثير الجلد؟
فوق حوالي 1 كيلو هرتز ، تتدفق التيارات المتناوبة في طبقة رقيقة بشكل متزايد على طول سطح الموصلات. هذا ال تأثير البشرة. يحدث ذلك لأن التيارات الدوامة داخل الموصل تخلق مجالات مغناطيسية تدفع التيار إلى السطح الخارجي للموصل. عند 1 ميجاهرتز في النحاس ، يقتصر معظم التيار على الموصل الخارجي 0.1 مم ، وبنسبة 1 جيجاهرتز ، يتم ضغط التيار في طبقة بسماكة بضعة ميكرومتر فقط.



2) معاملات الانعكاس والانتقال


معامل الانعكاس هو جزء إشارة الحادث المنعكس من عدم التطابق. يتم التعبير عن معامل الانعكاس إما ρ أو Γ ، ولكن يمكن أيضًا استخدام هذه الرموز لتمثيل VSWR. يرتبط ارتباطًا مباشرًا بـ VSWR بواسطة




 | Γ | = (VSWR - 1) / (VSWR + 1) (أ)

الشكل: هذا هو جزء الإشارة المنعكس مرة أخرى بواسطة مقاومة الحمل ، ويتم التعبير عنه أحيانًا كنسبة مئوية.


للحصول على تطابق تام ، لا ينعكس الحمل على أي إشارة (أي أنه ممتص تمامًا) ، وبالتالي فإن معامل الانعكاس هو صفر. 


بالنسبة لدائرة مفتوحة أو قصيرة ، تنعكس الإشارة بأكملها مرة أخرى ، وبالتالي فإن معامل الانعكاس في كلتا الحالتين هو 1. لاحظ أن هذه المناقشة تتناول فقط حجم معامل الانعكاس.  


Γ لها زاوية طور مرتبطة أيضًا ، والتي تميز بين دائرة قصر ودائرة مفتوحة ، وكذلك جميع الحالات بينهما. 


على سبيل المثال ، ينتج عن الانعكاس من دائرة مفتوحة زاوية طور بمقدار 0 درجة بين الموجة الساقطة والموجة المنعكسة ، مما يعني أن الإشارة المنعكسة تضيف طورًا مع الإشارة الواردة في موقع الدائرة المفتوحة ؛ أي أن سعة الموجة الواقفة هي ضعف سعة الموجة القادمة. 


في المقابل ، ينتج عن الدائرة القصيرة زاوية طور تبلغ 180 درجة بين الإشارة الواردة والإشارة المنعكسة ، مما يعني أن الإشارة المنعكسة تكون معاكسة في الطور للإشارة الواردة ، وبالتالي يتم طرح اتساعها ، مما ينتج عنه صفر. يمكن ملاحظة ذلك في الشكلين 1 أ و ب.

عندما يكون معامل الانعكاس هو جزء إشارة الحادث المنعكس عائدًا من عدم تطابق المعاوقة في دائرة أو خط نقل ، فإن معامل الإرسال هو جزء إشارة الحادث الذي يظهر عند الخرج. 


إنها وظيفة للإشارة تنعكس وكذلك تفاعلات الدائرة الداخلية. لها السعة والمرحلة المقابلة ، كذلك.




3) ما هو خسارة العودة وخسارة الإدراج؟

خسارة العودة هي نسبة مستوى قدرة الإشارة المنعكسة إلى مستوى قدرة إشارة الدخل المعبر عنها بالديسيبل (ديسيبل) ، أي ،

RL (ديسيبل) = 10 log10 Pi / Pr (B)

الشكل 2. خسارة العودة وخسارة الإدخال في دائرة أو خط نقل عديم الضياع.

في الشكل 2 ، يتم تطبيق إشارة 0 dBm ، Pi ، على خط النقل. تظهر القدرة المنعكسة ، Pr ، على أنها 10 ديسيبل وخسارة العودة هي 10 ديسيبل. كلما زادت القيمة ، كلما كانت المطابقة أفضل ، أي بالنسبة للمطابقة المثالية ، فإن خسارة الإرجاع ، بشكل مثالي ، هي but ، لكن خسارة العودة من 35 إلى 45 ديسيبل ، تعتبر عادةً مطابقة جيدة. وبالمثل ، بالنسبة لدائرة كهربائية مفتوحة أو ماس كهربائى ، تنعكس قوة الحادث للخلف. خسارة العودة لهذه الحالات هي 0 ديسيبل.

خسارة الإدخال هي نسبة مستوى قدرة الإشارة المرسلة إلى مستوى قدرة إشارة الدخل المعبر عنها بالديسيبل (ديسيبل) ، أي ،

IL (ديسيبل) = 10 log10 Pi / Pt (C)

Pi = Pt + Pr ؛ Pt / Pi + Pr / Pi = 1                                                                            

بالإشارة إلى الشكل 2 ، فإن Pr بمقدار -10 dBm يعني أن 10 بالمائة من قدرة العارضة تنعكس. إذا كانت الدائرة أو خط النقل بلا خسارة ، فسيتم إرسال 90 بالمائة من الطاقة الساقطة. وبالتالي ، فإن خسارة الإدخال تبلغ 0.5 dB تقريبًا ، مما ينتج عنه قدرة إرسال تبلغ -0.5 dBm. إذا كانت هناك خسائر داخلية ، فستكون خسارة الإدراج أكبر.



عودة

4) ما هي المعلمات S؟


الشكل. تمثيل المعلمة S لدائرة ميكروويف ثنائية المنفذ.

باستخدام معلمات S ، يمكن تمييز أداء التردد اللاسلكي للدائرة تمامًا دون الحاجة إلى معرفة تركيبتها الداخلية. لهذه الأغراض ، يشار إلى الدائرة عمومًا باسم "الصندوق الأسود". يمكن أن تكون المكونات الداخلية نشطة (مثل مكبرات الصوت) أو سلبية. الشروط الوحيدة هي أن المعلمات S يتم تحديدها لجميع الترددات والظروف (على سبيل المثال ، درجة الحرارة ، انحياز مكبر الصوت) ذات الأهمية وأن تكون الدائرة خطية (أي أن خرجها يتناسب طرديًا مع دخلها). الشكل 3 هو تمثيل لدائرة ميكروويف بسيطة بمدخل واحد ومخرج واحد (يسمى المنافذ). يحتوي كل منفذ على إشارة حادث (أ) وإشارة منعكسة (ب). من خلال معرفة المعلمات S (على سبيل المثال ، S11 ، S21 ، S12 ، S22) لهذه الدائرة ، يمكن للمرء تحديد تأثيرها على أي نظام تم تثبيتها فيه.

يتم تحديد معلمات S عن طريق القياس تحت ظروف خاضعة للرقابة. باستخدام قطعة خاصة من معدات الاختبار تسمى محلل الشبكة ، يتم إدخال إشارة (a1) في المنفذ 1 مع إنهاء المنفذ 2 في نظام بمقاومة مضبوطة (عادةً 50 أوم). يقوم المحلل بقياس وتسجيل a1 و b1 و b2 في نفس الوقت (a2 = 0). ثم يتم عكس العملية ، أي بإدخال إشارة (a2) إلى المنفذ 2 ، يقوم المحلل بقياس a2 و b2 و b1 (a1 = 0). في أبسط أشكاله ، يقوم محلل الشبكة بقياس اتساع هذه الإشارات فقط. يسمى هذا بمحلل الشبكة القياسي وهو كافٍ لتحديد الكميات مثل VSWR و RL و IL. ومع ذلك ، من أجل توصيف الدائرة الكاملة ، هناك حاجة إلى المرحلة أيضًا وتتطلب استخدام محلل شبكة ناقل. يتم تحديد معلمات S من خلال العلاقات التالية:

S11 = b1 / a1 ؛ S21 = b2 / a1 ؛ S22 = b2 / a2 ؛ S12 = b1 / a2 (د)

S11 و S22 هما معاملا انعكاس منفذ الإدخال والإخراج للدائرة ، على التوالي ؛ بينما S21 و S12 هما معاملات الإرسال الأمامية والخلفية للدائرة. ترتبط RL بمعاملات الانعكاس بواسطة العلاقات

منفذ RLPort 1 (ديسيبل) = -20 تسجيل 10 | S11 | و RLPort 2 (ديسيبل) = -20 log10 | S22 | (هـ)

يرتبط IL بمعاملات نقل الدوائر من خلال العلاقات

IL من المنفذ 1 إلى المنفذ 2 (ديسيبل) = -20 log10 | S21 | و IL من المنفذ 2 إلى المنفذ 1 (ديسيبل) = -20 log10 | S12 | (F)

يمكن أن يمتد هذا التمثيل إلى دوائر الميكروويف بعدد عشوائي من المنافذ. يرتفع عدد معلمات S بمقدار مربع عدد المنافذ ، لذلك تصبح الرياضيات أكثر تعقيدًا ، ولكن يمكن التحكم فيها باستخدام جبر المصفوفة.


5) ما هي المعاوقة المطابقة؟

المقاومة هي مقاومة تواجهها الطاقة الكهربائية وهي تبتعد عن مصدرها.  


سيؤدي تزامن الحمل ومقاومة المصدر إلى إلغاء التأثير المؤدي إلى أقصى نقل للطاقة. 


يُعرف هذا باسم نظرية نقل القدرة القصوى: نظرية نقل القدرة القصوى أمر بالغ الأهمية في مجموعات إرسال الترددات الراديوية ، وعلى وجه الخصوص ، في إعداد هوائيات التردد اللاسلكي.



تعد مطابقة المعاوقة أمرًا بالغ الأهمية للتشغيل الفعال لإعدادات التردد اللاسلكي حيث تريد نقل الجهد والطاقة على النحو الأمثل. في تصميم الترددات الراديوية ، ستؤدي مطابقة ممانعات المصدر والحمل إلى زيادة نقل طاقة التردد اللاسلكي. سوف تتلقى الهوائيات نقل الطاقة القصوى أو المثلى حيث تتم مطابقة معاوقتها لمقاومة خرج مصدر الإرسال.

مقاومة 50Ohm هي المعيار لتصميم معظم أنظمة ومكونات الترددات اللاسلكية. يمتلك الكبل المحوري الذي يدعم الاتصال في مجموعة من تطبيقات التردد اللاسلكي مقاومة نموذجية تبلغ 50 أوم. وجد بحث RF الذي تم إجراؤه في عشرينيات القرن الماضي أن المعاوقة المثلى لنقل إشارات التردد اللاسلكي ستكون بين 1920 و 30 أوم اعتمادًا على الجهد ونقل الطاقة. يسمح وجود مقاومة قياسية نسبيًا بالمطابقة بين الكابلات والمكونات مثل هوائيات WiFi أو Bluetooth ، ثنائي الفينيل متعدد الكلور والمخففات. عدد من أنواع الهوائيات الرئيسية لها مقاومة 50 أوم بما في ذلك ZigBee GSM GPS و LoRa

معامل الانعكاس - ويكيبيديا

معامل الانعكاس - المصدر: ويكيبيديا


يؤدي عدم التطابق في الممانعة إلى انعكاسات الجهد والتيار ، وهذا يعني في إعدادات التردد اللاسلكي أن قوة الإشارة ستنعكس مرة أخرى إلى مصدرها ، وتكون النسبة وفقًا لدرجة عدم التطابق. يمكن وصف ذلك باستخدام نسبة الموجة الدائمة للجهد (VSWR) وهي مقياس لكفاءة نقل طاقة التردد اللاسلكي من مصدرها إلى حمل ، مثل الهوائي.

يمكن التغلب على عدم التطابق بين ممانعات المصدر والحمل ، على سبيل المثال هوائي 75 أوم وكابلات محورية 50 أوم ، باستخدام مجموعة من أجهزة مطابقة المعاوقة مثل المقاومات المتسلسلة أو المحولات أو وسادات مطابقة المعاوقة المثبتة على السطح أو موالفات الهوائي.

في مجال الإلكترونيات ، تتضمن مطابقة المعاوقة إنشاء أو تغيير دائرة أو تطبيق إلكتروني أو مكون تم إعداده بحيث تتطابق مقاومة الحمل الكهربائي مع مقاومة الطاقة أو مصدر القيادة. تم تصميم الدائرة أو توجيهها بحيث تظهر الممانعات كما هي.




عند النظر إلى الأنظمة التي تتضمن خطوط نقل ، من الضروري أن نفهم أن المصادر وخطوط النقل / وحدات التغذية والأحمال جميعها لها معاوقة مميزة. 50Ω هو معيار شائع جدًا لتطبيقات الترددات اللاسلكية ، على الرغم من أن المعاوقات الأخرى قد تظهر أحيانًا في بعض الأنظمة.


من أجل الحصول على الحد الأقصى من نقل الطاقة من المصدر إلى خط النقل ، أو من خط النقل إلى الحمل ، سواء كان مقاومًا ، أو مدخلاً لنظام آخر ، أو هوائيًا ، يجب أن تتطابق مستويات الممانعة.

بمعنى آخر ، بالنسبة لنظام 50Ω ، يجب أن يكون للمصدر أو مولد الإشارة معاوقة مصدر لـ 50Ω ، ويجب أن يكون خط النقل 50Ω وكذلك يجب أن يكون الحمل.



تنشأ المشكلات عند نقل الطاقة إلى خط النقل أو وحدة التغذية وانتقالها باتجاه الحمل. إذا كان هناك عدم تطابق ، أي أن مقاومة الحمل لا تتطابق مع خط النقل ، فلا يمكن نقل جميع القدرة.


نظرًا لأن الطاقة لا يمكن أن تختفي ، فإن الطاقة التي لم يتم نقلها إلى الحمل يجب أن تذهب إلى مكان ما وهناك تنتقل مرة أخرى على طول خط النقل باتجاه المصدر.



عندما يحدث هذا ، فإن الفولتية وتيارات الأمواج المنعكسة والموجودة في وحدة التغذية تضيف أو تطرح في نقاط مختلفة على طول وحدة التغذية وفقًا للمراحل. بهذه الطريقة يتم تعيين موجات دائمة.


يمكن إظهار طريقة حدوث التأثير بطول الحبل. إذا ترك أحد الطرفين حراً وكان الآخر يتحرك للأعلى ، فيمكن رؤية حركة الموجة تتحرك لأسفل على طول الحبل. ومع ذلك ، في حالة إصلاح أحد الطرفين ، يتم إعداد حركة موجة ثابتة ، ويمكن رؤية نقاط الحد الأدنى والحد الأقصى للاهتزاز.


عندما تكون مقاومة الحمل أقل من جهد معاوقة التغذية ويتم ضبط المقاييس الحالية. هنا يكون إجمالي التيار عند نقطة التحميل أعلى من الخط المطابق تمامًا ، بينما يكون الجهد أقل.



تختلف قيم التيار والجهد على طول وحدة التغذية على طول وحدة التغذية. بالنسبة للقيم الصغيرة للقوة المنعكسة ، يكون الشكل الموجي شبه جيبي ، لكن بالنسبة للقيم الأكبر ، تصبح أشبه بموجة جيبية كاملة الموجة مصححة. يتكون هذا الشكل من الجهد والتيار من الطاقة الأمامية بالإضافة إلى الجهد والتيار من القوة المنعكسة.



على مسافة ربع طول الموجة من الحمل ، تصل الفولتات المركبة إلى قيمة قصوى بينما يكون التيار عند الحد الأدنى. على مسافة نصف طول الموجة من الحمل ، يكون الجهد والتيار متماثلين في الحمل.

يحدث موقف مشابه عندما تكون مقاومة الحمل أكبر من مقاومة التغذية ، ولكن هذه المرة يكون الجهد الكلي في الحمل أعلى من قيمة الخط المطابق تمامًا. يصل الجهد إلى الحد الأدنى على مسافة ربع الطول الموجي من الحمل والتيار بحد أقصى. ولكن على مسافة نصف طول الموجة من الحمل ، يكون الجهد والتيار متماثلين في الحمل.



ثم عندما تكون هناك دائرة مفتوحة موضوعة في نهاية السطر ، فإن نمط الموجة الدائمة لوحدة التغذية يشبه نمط الدائرة القصيرة ، ولكن مع انعكاس أنماط الجهد والتيار.



عودة


6) ما هي الطاقة المنعكسة؟
عندما تصل الموجة المرسلة إلى حدود مثل تلك الموجودة بين خط النقل غير المفقود والحمل (انظر الشكل 1. أدناه) ، سيتم نقل بعض الطاقة إلى الحمل وسينعكس البعض الآخر. يرتبط معامل الانعكاس بالموجات الواردة والمنعكسة على النحو التالي:

Γ = V- / V + (مكافئ 1)

حيث V- هي الموجة المنعكسة و V + هي الموجة الواردة. يرتبط VSWR بحجم معامل انعكاس الجهد (Γ) بواسطة:

VSWR = (1 + | Γ |) / (1 - | Γ |) (مكافئ 2)


الشكل 1. دائرة خط النقل توضح حدود عدم تطابق الممانعة بين خط النقل والحمل. تحدث الانعكاسات عند الحد المعين بواسطة Γ. الموجة الساقطة هي V + والموجة العاكسة هي V-.


يمكن قياس VSWR مباشرة باستخدام عداد SWR. يمكن استخدام أداة اختبار RF مثل محلل شبكة المتجهات (VNA) لقياس معاملات الانعكاس لمنفذ الإدخال (S11) ومنفذ الإخراج (S22). يعادل S11 و S22 Γ في منفذ الإدخال والإخراج ، على التوالي. يمكن أيضًا لـ VNAs مع أوضاع الرياضيات حساب قيمة VSWR الناتجة وعرضها مباشرةً.


يمكن حساب خسارة العودة في منافذ الإدخال والإخراج من معامل الانعكاس ، S11 أو S22 ، على النحو التالي:


RLIN = 20log10 | S11 | ديسيبل (مكافئ 3)

RLOUT = 20log10 | S22 | ديسيبل (مكافئ 4)


يتم حساب معامل الانعكاس من المعاوقة المميزة لخط النقل ومقاومة الحمل على النحو التالي:


Γ = (ZL - ZO) / (ZL ​​+ ZO) (مكافئ 5)


حيث ZL هي مقاومة الحمل و ZO هي الممانعة المميزة لخط النقل (الشكل 1).


يمكن التعبير عن VSWR أيضًا من حيث ZL و ZO. استبدال المعادلة 5 في المعادلة 2 ، نحصل على:


VSWR = [1 + | (ZL - ZO) / (ZL ​​+ ZO) |] / [1 - | (ZL - ZO) / (ZL ​​+ ZO) |] = (ZL + ZO + | ZL - ZO |) / (ZL + ZO - | ZL - ZO |)


ل ZL> ZO ، | ZL - ZO | = ZL - ZO


وبالتالي:


VSWR = (ZL + ZO + ZL - ZO) / (ZL ​​+ ZO - ZL + ZO) = ZL / ZO. (مكافئ 6)
بالنسبة إلى ZL <ZO ، | ZL - ZO | = ZO - ZL


وبالتالي:


VSWR = (ZL + ZO + ZO - ZL) / (ZL ​​+ ZO - ZO + ZL) = ZO / ZL. (مكافئ 7)


لقد لاحظنا أعلاه أن VSWR هو أحد المواصفات المحددة في شكل نسبة إلى 1 ، كمثال 1.5: 1. هناك حالتان خاصتان من VSWR ، ∞: 1 و 1: 1. نسبة اللانهاية إلى واحد يحدث عندما يكون الحمل دائرة مفتوحة. تحدث نسبة 1: 1 عندما يكون الحمل مطابقًا تمامًا للمقاومة المميزة لخط النقل.


يتم تعريف VSWR من الموجة الدائمة التي تنشأ على خط النقل نفسه من خلال:


VSWR = | VMAX | / | VMIN | (مكافئ 8)

حيث VMAX هو أقصى سعة و VMIN هو الحد الأدنى لسعة الموجة الدائمة. مع وجود موجتين مفرطتين ، يحدث الحد الأقصى مع تداخل بناء بين الأمواج الواردة والمنعكسة. على النحو التالي:


VMAX = V + + V- (مكافئ 9)


لأقصى قدر من التدخل البناء. السعة الدنيا تحدث مع التداخل التفكيكي ، أو:

VMIN = V + - V- (مكافئ 10)


استبدال المعادلات 9 و 10 في المعادلة غلة 8


VSWR = | VMAX | / | VMIN | = (V + + V -) / (V + - V-) (مكافئ 11)

استبدل المعادلة 1 في المعادلة 11 ، نحصل على:


VSWR = V + (1 + | Γ |) / (V + (1 - | Γ |) = (1 + | Γ |) / (1 - | Γ |) (مكافئ 12)


المعادلة 12 هي المعادلة 2 المذكورة في بداية هذه المقالة.


عودة


4. آلة حاسبة VSWR: كيفية حساب VSWR؟ 


ينتج عن عدم تطابق الممانعة موجات ثابتة على طول خط النقل ، ويتم تعريف SWR على أنه نسبة اتساع الموجة الواقفة الجزئية عند عقدة عكسية (الحد الأقصى) إلى السعة عند عقدة (الحد الأدنى) على طول الخط.



يتم التعبير عن النسبة الناتجة عادةً كنسبة ، على سبيل المثال 2: 1 ، 5: 1 ، وما إلى ذلك. التطابق التام هو 1: 1 وعدم تطابق كامل ، أي دائرة قصيرة أو مفتوحة هي ∞: 1.


من الناحية العملية ، هناك خسارة في أي وحدة تغذية أو خط نقل. لقياس VSWR ، يتم اكتشاف القدرة الأمامية والعكسية في تلك النقطة على النظام ويتم تحويل هذا إلى رقم لـ VSWR. 


بهذه الطريقة ، يتم قياس VSWR عند نقطة معينة ولا يلزم تحديد الحد الأقصى للجهد والحد الأدنى على طول الخط.





يتكون عنصر الجهد للموجة الواقفة في خط نقل منتظم من الموجة الأمامية (ذات السعة Vf) المركبة على الموجة المنعكسة (مع السعة Vr). تحدث الانعكاسات نتيجة لانقطاعات ، مثل عيب في خط نقل موحد بطريقة أخرى ، أو عندما يتم إنهاء خط النقل بغير ممانعته المميزة.


إذا كنت مهتمًا بتحديد أداء الهوائيات ، فيجب دائمًا قياس VSWR عند أطراف الهوائي نفسها بدلاً من إخراج جهاز الإرسال. بسبب الفقد الأومي في كابلات الإرسال ، سيتم إنشاء وهم بوجود هوائي أفضل VSWR ، ولكن هذا فقط لأن هذه الخسائر تخمد تأثير الانعكاس المفاجئ في أطراف الهوائي.

نظرًا لأن الهوائي يقع عادةً على مسافة ما من جهاز الإرسال ، فإنه يتطلب خط تغذية لنقل القدرة بين الاثنين. إذا لم يكن لخط التغذية أي خسارة ويتطابق مع كل من معاوقة خرج المرسل ومقاومة دخل الهوائي ، فسيتم تسليم القدرة القصوى للهوائي. في هذه الحالة ، سيكون VSWR 1: 1 وسيكون الجهد والتيار ثابتًا على طول خط التغذية بالكامل.


1) حساب VSWR

خسارة العودة هي قياس بالديسيبل لنسبة الطاقة في الموجة الساقطة إلى تلك الموجودة في الموجة المنعكسة ، ونعرفها بأنها ذات قيمة سالبة.


خسارة العودة = 10 سجل (Pr / Pi) = 20 سجل (Er / Ei)

على سبيل المثال ، إذا كان للحمل خسارة عودة بمقدار -10 ديسيبل ، فعندئذٍ تنعكس 1/10 من القدرة العارضة. كلما زادت خسارة العائد ، قلت الطاقة المفقودة بالفعل.

أيضا من الأهمية بمكان خسارة عدم التطابق. هذا مقياس لمقدار القدرة المرسلة التي تضعف بسبب الانعكاس. تعطى بالعلاقة التالية:


خسارة عدم التطابق = 10 سجل (1 -p2)


على سبيل المثال ، من الجدول رقم 1 ، سيكون للهوائي مع VSWR بنسبة 2: 1 معامل انعكاس 0.333 ، وخسارة عدم تطابق -0.51 ديسيبل ، وخسارة عودة قدرها -9.54 ديسيبل (11٪ من طاقة جهاز الإرسال تنعكس مرة أخرى )


2) مخطط حساب VSWR المجاني


إليك مخطط حساب VSWR بسيط. 


تذكر دائمًا أن VSWR يجب أن يكون رقمًا أكبر من 1.0


VSWR معامل الانعكاس (Γ) القوة المنعكسة (٪) فقدان الجهد
القوة المنعكسة (ديسيبل)
تعويض الخساره
خسارة عدم التطابق (ديسيبل)
1
0.00 0.00 0 -ما لا نهاية اللامحدودية 0.00
1.15
0.070 0.5 7.0 -23.13 23.13 0.021
1.25 0.111 1.2 11.1 -19.08 19.08 0.054
1.5
0.200 4.0 20.0 -13.98 13.98 0.177
1.75 0.273 7.4 273.
-11.73 11.29 0.336
1.9 0.310
9.6 31.6 -10.16 10.16 0.440
2.0 0.333 11.1
33.3 -9.54 9.540 0.512
2.5 0.429 18.4 42.9 -7.36 7.360 0.881
3.0 0.500 25.0 50.0 -6.02 6.021 1.249
3.5
0.555 30.9 55.5 -5.11 5.105 1.603
4.0
0.600 36.0 60.0 -4.44
4.437 1.938
4.5
0.636 40.5 63.6 -3.93

3.926

2.255
5.0 0.666 44.4 66.6 -3.52 3.522 2.553
10 0.818 66.9 81.8 -1.74 1.743 4.807
20 0.905 81.9 90.5 -0.87 0.8693 7.413
100 0.980 96.1 98.0 -0.17 0.1737 14.066



100
100


قراءة إضافية: VSWR في الهوائي



نسبة الموجة الدائمة للجهد (VSWR) هي مؤشر على مقدار عدم التطابق بين الهوائي وخط التغذية المتصل به. يُعرف هذا أيضًا باسم نسبة الموجة الدائمة (SWR). يتراوح نطاق قيم VSWR من 1 إلى ∞. 


تعتبر قيمة VSWR الأقل من 2 مناسبة لمعظم تطبيقات الهوائي. يمكن وصف الهوائي بأنه "تطابق جيد". لذلك عندما يقول شخص ما أن الهوائي غير مطابق بشكل جيد ، فغالبًا ما يعني ذلك أن قيمة VSWR تتجاوز 2 لتكرار الاهتمام. 


خسارة العودة هي مواصفات أخرى ذات أهمية ويتم تناولها بمزيد من التفصيل في قسم نظرية الهوائي. التحويل المطلوب بشكل شائع هو بين خسارة العودة و VSWR ، ويتم جدولة بعض القيم في الرسم البياني ، جنبًا إلى جنب مع رسم بياني لهذه القيم للرجوع إليها بسرعة.


من أين تأتي هذه الحسابات؟ حسنًا ، ابدأ بصيغة VSWR:



إذا قلبنا هذه الصيغة ، فيمكننا حساب معامل الانعكاس (أو خسارة العودة ، s11) من VSWR:



الآن ، يتم تعريف معامل الانعكاس هذا في الواقع من حيث الجهد. نريد حقًا معرفة مقدار القوة التي تنعكس. سيكون هذا متناسبًا مع مربع الجهد (V ^ 2). ومن ثم ، فإن القوة المنعكسة بالنسبة المئوية ستكون:



يمكننا تحويل القدرة المنعكسة إلى ديسيبل ببساطة:



أخيرًا ، إما أن تنعكس القدرة أو يتم تسليمها للهوائي. تتم كتابة المقدار المسلم للهوائي بالشكل () ، وهو ببساطة (1- ^ 2). يُعرف هذا باسم فقدان عدم التطابق. هذا هو مقدار القوة المفقودة بسبب عدم تطابق المعاوقة ، ويمكننا حساب ذلك بسهولة إلى حد ما:



وهذا كل ما نحتاج إلى معرفته للانتقال ذهابًا وإيابًا بين VSWR و s11 / عودة الخسارة وخسارة عدم التطابق. أتمنى أن تكون قد قضيت وقتًا رائعًا كما كان لدي.


جدول التحويل - dBm إلى dBW و W (واط)

نقدم في هذا الجدول كيف تتطابق قيمة الطاقة بوحدات dBm و dBW و Watt (W) مع بعضها البعض.

الطاقة (ديسيبل)
الطاقة (ديسيبل)
الطاقة (وات) واط)
100 
70 
شنومكس مو
90 
60 
شنومكس مو
80 
50 
100 كيلو واط
70 
40 
10 كيلو واط
60 
30 
1 كيلو واط
50 
20 
100 W
40 
10 
10 W
30  
0
1 W
20 
-10 
100 ميغاواط
10 
-20 
10 ميغاواط

-30 
1 ميغاواط
-10 
-40 
100 ميكرون
-20 
-50 
10 ميكرون
-30 
-60 
1 ميكرون
-40 
-70 
100 نو
-50 
-80 
10 نو
-60 
-90 
1 نو
-70 
-100 
100 بيكوواط
-80 
-110 
10 بيكوواط
-90 
-120 
1 بيكوواط
-100 
-130 
0.1 بيكوواط
-∞ 
-∞ 
0 W
حيث:
ديسيبل = ديسيبل ملي واط
dBW = ديسيبل واط
ميغاواط = ميغاواط
KW = كيلو واط
W = واط
ميغاواط = ملي واط
μW = ميكرووات
nW = نانوات
pW = بيكووات


عودة


3) صيغة VSWR

هذا البرنامج عبارة عن برنامج صغير لحساب نسبة الموجة الدائمة للجهد (VSWR).

عند إعداد نظام هوائي وجهاز إرسال ، من المهم تجنب عدم تطابق المعاوقة في أي مكان في النظام. أي عدم تطابق يعني أن نسبة معينة من موجة الخرج تنعكس مرة أخرى نحو المرسل ويصبح النظام غير فعال. يمكن أن يحدث عدم التطابق في واجهات بين مختلف المعدات مثل جهاز الإرسال والكابل والهوائي. تتمتع الهوائيات بمقاومة تبلغ عادة 50 أوم (عندما يكون الهوائي بالأبعاد الصحيحة). عند حدوث الانعكاس ، يتم إنتاج موجات واقفة في الكابل.


صيغة VSWR ومعامل الانعكاس:

مكافئ 1
يُعرّف معامل الانعكاس Γ على أنه
مكافئ 2
نسبة الموجة الدائمة VSWR أو الجهد
المعادلة
المعادلة

غاما
ZL = القيمة بالأوم للحمل (عادةً هوائي)
Zo = المعاوقة المميزة لخط النقل بالأوم
Sigma

بالنظر إلى أن ρ سوف تختلف من 0 إلى 1 ، فإن القيم المحسوبة لـ VSWR ستكون من 1 إلى ما لا نهاية.

القيم المحسوبة
بين -1 ≦ Γ ≦ 1.
القيم المحسوبة
1 أو 1: 1.
عندما تكون القيمة "-1".
يعني حدوث انعكاس 100 ٪ ولا يتم نقل أي طاقة إلى الحمل. الموجة المنعكسة تبعد 180 درجة عن المرحلة (معكوسة) مع الموجة الساقط.
مع دائرة مفتوحة

هذه حالة دائرة مفتوحة بدون هوائي متصل. هذا يعني أن ZL لا نهائي وأن المصطلحات Zo ستختفي في المعادلة 1 ، تاركة Γ = 1 (انعكاس 100٪) و ρ = 1.


لا يتم نقل الطاقة وسوف تكون VSWR لانهائية.
عندما تكون القيمة "1".
يعني حدوث انعكاس 100 ٪ ولا يتم نقل أي طاقة إلى الحمل. الموجة المنعكسة في مرحلة مع الموجة الساقط.
مع ماس كهربائى

تخيل أن نهاية الكبل بها ماس كهربائي. هذا يعني أن ZL تساوي 0 وأن المعادلة 1 ستحسب Γ = -1 و ρ = 1.


لا يتم نقل الطاقة و VSWR لانهائية.
عندما تكون القيمة "0".
يعني عدم حدوث انعكاس ويتم نقل كل الطاقة إلى الحمل. (المثالي)
مع هوائي متطابق بشكل صحيح.
عند توصيل هوائي مطابق بشكل صحيح ، يتم نقل كل الطاقة إلى الهوائي ويتم تحويلها إلى إشعاع. ZL يساوي 50 أوم وسيحسب المعادل 1 Γ ليكون صفرًا. وبالتالي سيكون VSWR بالضبط 1.
N / A N / A مع هوائي متطابق بشكل غير صحيح.
عندما يتم توصيل هوائي متطابق بشكل غير صحيح ، لن تكون الممانعة 50 أوم مرة أخرى ويحدث عدم تطابق في المعاوقة وينعكس جزء من الطاقة مرة أخرى. تعتمد كمية الطاقة المنعكسة على مستوى عدم التطابق ، وبالتالي ستكون قيمة VSWR أعلى من 1.

عند استخدام كابل ذو ممانعة مميزة غير صحيحة


يجب أن يكون الكبل / خط النقل المستخدم لتوصيل الهوائي بجهاز الإرسال هو الممانعة الصحيحة للخاصية Zo. 


عادةً ما تكون الكابلات المحورية 50 أوم (75 أوم للتلفزيونات والأقمار الصناعية) وستتم طباعة قيمها على الكابلات نفسها. 


تعتمد كمية الطاقة المنعكسة على مستوى عدم التطابق وبالتالي ستكون قيمة VSWR أعلى من 1.


مراجعة:

ما هي الموجات الواقفة؟ يتم توصيل الحمل بنهاية خط النقل وتتدفق الإشارة على طوله وتدخل الحمل. إذا كانت ممانعة الحمل لا تتطابق مع ممانعة خط النقل ، فعندئذٍ ينعكس جزء من الموجة المتنقلة باتجاه المصدر.


عند حدوث الانعكاس ، تنتقل هذه الخطوط العكسية إلى أسفل خط النقل وتتحد مع الأمواج العارضة لإنتاج موجات دائمة. من المهم ملاحظة أن الموجة الناتجة تظهر ثابتة مثل الموجة العادية ولا تنتشر مثل الموجة العادية ولا تنقل الطاقة نحو الحمل. تحتوي الموجة على مناطق ذات سعة قصوى وأدنى تسمى العقد المضادة والعقد على التوالي.


عند توصيل الهوائي ، إذا تم إنتاج VSWR من 1.5 ، فإن كفاءة الطاقة تكون 96 ٪. عندما يتم إنتاج VSWR 3.0 ، تكون كفاءة الطاقة 75٪. في الاستخدام الفعلي ، لا يوصى بتجاوز VSWR من 3.


عودة


5. كيفية قياس نسبة الموجة الدائمة - شرح ويكيبيديا
يمكن استخدام العديد من الطرق المختلفة لقياس نسبة الموجة الواقفة. تستخدم الطريقة الأكثر بديهية خطًا مشقوقًا وهو جزء من خط النقل بفتحة مفتوحة تسمح للمسبار باكتشاف الجهد الفعلي في نقاط مختلفة على طول الخط. 


وبالتالي يمكن مقارنة القيم القصوى والدنيا بشكل مباشر. تُستخدم هذه الطريقة على الترددات VHF والترددات الأعلى. عند الترددات المنخفضة ، تكون هذه الخطوط طويلة بشكل غير عملي. يمكن استخدام المقرنات الاتجاهية على التردد العالي من خلال ترددات الميكروويف. 


بعضها يبلغ طوله ربع موجة أو أكثر ، مما يقصر استخدامها على الترددات الأعلى. تقوم أنواع أخرى من قارنات الاتجاه بأخذ عينات من التيار والجهد عند نقطة واحدة في مسار النقل وتجمعها رياضيًا بطريقة تمثل الطاقة المتدفقة في اتجاه واحد.


قد يحتوي النوع الشائع لمقياس SWR / الطاقة المستخدم في تشغيل الهواة على مقرن اتجاهي مزدوج. تستخدم الأنواع الأخرى مقرنًا فرديًا يمكن تدويره 180 درجة لأخذ عينات من تدفق الطاقة في أي اتجاه. تتوفر قارنات أحادية الاتجاه من هذا النوع للعديد من نطاقات التردد ومستويات القدرة وقيم اقتران مناسبة للمقياس التناظري المستخدم.


مقياس واط اتجاهي يستخدم مقرنة اتجاهية قابلة للدوران


يمكن استخدام القدرة الأمامية والمنعكسة المقاسة بواسطة قارنات الاتجاه لحساب SWR. يمكن إجراء الحسابات رياضيًا في شكل تناظري أو رقمي أو باستخدام طرق رسومية مدمجة في العداد كمقياس إضافي أو عن طريق القراءة من نقطة العبور بين إبرتين على نفس العداد.


يمكن استخدام أدوات القياس المذكورة أعلاه "في الخط" أي أن الطاقة الكاملة للمرسل يمكن أن تمر عبر جهاز القياس وذلك للسماح بالمراقبة المستمرة لـ SWR. تستخدم الأدوات الأخرى ، مثل محللات الشبكة والمقرنات الاتجاهية منخفضة الطاقة وجسور الهوائي ، طاقة منخفضة للقياس ويجب توصيلها بدلاً من جهاز الإرسال. يمكن استخدام دوائر الجسر لقياس الأجزاء الحقيقية والخيالية لمقاومة الحمل مباشرةً واستخدام هذه القيم لاشتقاق SWR. يمكن أن توفر هذه الطرق معلومات أكثر من مجرد SWR أو القوة الأمامية والانعكاس. [11] تستخدم أجهزة تحليل الهوائي المستقلة طرق قياس مختلفة ويمكنها عرض SWR والمعلمات الأخرى المرسومة مقابل التردد. باستخدام قارنات الاتجاه والجسر معًا ، من الممكن عمل أداة خطية تقرأ مباشرة في المعاوقة المعقدة أو في SWR. تتوفر أيضًا أجهزة تحليل الهوائي المستقلة التي تقيس معلمات متعددة.


عودة



6. اطرح الأسئلة بشكل متكرر

1) ما الذي يسبب ارتفاع VSWR؟

إذا كان VSWR مرتفعًا جدًا ، فمن المحتمل أن يكون هناك الكثير من الطاقة التي تنعكس مرة أخرى في مضخم الطاقة ، مما يتسبب في تلف الدوائر الداخلية. في النظام المثالي ، سيكون هناك VSWR 1: 1. يمكن أن تكون أسباب تصنيف VSWR العالي هي استخدام حمولة غير مناسبة أو شيء غير معروف مثل خط نقل تالف.


2) كيف تقلل VSWR؟

تتمثل إحدى تقنيات تقليل الإشارة المنعكسة من إدخال أو إخراج أي جهاز في وضع مخفف قبل الجهاز أو بعده. يقلل المخفف من الإشارة المنعكسة ضعف قيمة التوهين ، بينما تستقبل الإشارة المرسلة قيمة التوهين الاسمية. (نصائح: للتأكيد على مدى أهمية VSWR و RL لشبكتك ، ضع في اعتبارك تقليل الأداء من VSWR من 1.3: 1 إلى 1.5: 1 - وهذا تغيير في خسارة العودة من 16 ديسيبل إلى 13 ديسيبل).


3) هل S11 خسارة العائد؟

من الناحية العملية ، فإن المعلمة الأكثر شيوعًا فيما يتعلق بالهوائيات هي S11. يمثل S11 مقدار القدرة المنعكسة من الهوائي ، ومن ثم يُعرف بمعامل الانعكاس (يُكتب أحيانًا باسم جاما: أو خسارة العودة. ... تُشع هذه القدرة المقبولة أو تُمتص كخسائر داخل الهوائي.


4) لماذا يتم قياس VSWR؟

VSWR (نسبة الموجة الدائمة للجهد) ، هي مقياس لمدى كفاءة نقل طاقة التردد اللاسلكي من مصدر طاقة ، عبر خط نقل ، إلى حمل (على سبيل المثال ، من مضخم طاقة عبر خط نقل ، إلى هوائي) . في النظام المثالي ، يتم نقل 100٪ من الطاقة.


5) كيف يمكنني إصلاح ارتفاع VSWR؟

إذا تم تركيب الهوائي الخاص بك في مكان منخفض على السيارة ، كما هو الحال على المصد أو خلف كابينة الشاحنة الصغيرة ، يمكن أن ترتد الإشارة مرة أخرى إلى الهوائي ، مما يتسبب في ارتفاع SWR. للتخفيف من ذلك ، احتفظ بأعلى 12 بوصة على الأقل من الهوائي فوق خط السقف ، ثم ضع الهوائي على أعلى ارتفاع ممكن في السيارة.


6) ما هي قراءة VSWR الجيدة؟
أفضل قراءة ممكنة هي 1.01: 1 (خسارة عودة 46dB) ، ولكن عادة ما تكون القراءة أقل من 1.5: 1 مقبولة. خارج العالم المثالي ، تكون 1.2: 1 (خسارة عودة 20.8 ديسيبل) في الحال في معظم الحالات. لضمان قراءة دقيقة ، من الأفضل توصيل العداد بقاعدة الهوائي.


7) هل 1.5 SWR جيد؟
نعم إنه كذلك! النطاق المثالي هو SWR 1.0-1.5. هناك مجال للتحسين عندما يكون النطاق هو SWR 1.5 - 1.9 ، لكن SWR في هذا النطاق يجب أن يوفر أداءً مناسبًا. من حين لآخر ، بسبب التركيبات أو متغيرات السيارة ، من المستحيل الحصول على SWR أقل من هذا.


8) كيف يمكنني فحص SWR الخاص بي بدون عداد؟
فيما يلي خطوات ضبط راديو CB بدون مقياس SWR:
1) ابحث عن منطقة ذات تداخل محدود.
2) تأكد من أن لديك راديو إضافي.
3) قم بضبط كلا جهازي الراديو على نفس القناة.
4) تحدث في راديو واحد واستمع من خلال الآخر.
5) حرك جهاز راديو بعيدًا ولاحظ عندما يكون الصوت واضحًا.
6) اضبط الهوائي حسب الحاجة.


9) هل تحتاج جميع هوائيات CB إلى الضبط؟
على الرغم من أن ضبط الهوائي ليس مطلوبًا لتشغيل نظام CB الخاص بك ، إلا أن هناك عددًا من الأسباب المهمة التي يجب عليك دائمًا ضبط الهوائي: تحسين الأداء - سيعمل الهوائي الذي تم ضبطه بشكل صحيح دائمًا بشكل أكثر كفاءة من الهوائي غير المضبوط.


10) لماذا يرتفع SWR الخاص بي عندما أتحدث?

أحد الأسباب الأكثر شيوعًا لقراءات SWR العالية هو توصيل مقياس SWR بشكل غير صحيح بالراديو والهوائي. عند إرفاقه بشكل غير صحيح ، سيتم الإبلاغ عن القراءات على أنها عالية للغاية حتى لو تم تثبيت كل شيء بشكل مثالي. يرجى الاطلاع على هذه المقالة حول التأكد من تثبيت عداد SWR بشكل صحيح.


7. أفضل خدمة مجانية على الإنترنت حاسبة VSWR في عام 2021

https://www.microwaves101.com/calculators/872-vswr-calculator
http://rfcalculator.mobi/vswr-forward-reverse-power.html
https://www.everythingrf.com/rf-calculators/vswr-calculator
https://www.pasternack.com/t-calculator-vswr.aspx
https://www.antenna-theory.com/definitions/vswr-calculator.php
http://www.flexautomotive.net/flexcalc/VSWR2/VSWR.aspx
https://www.allaboutcircuits.com/tools/vswr-return-loss-calculator/
http://www.csgnetwork.com/vswrlosscalc.html
https://www.ahsystems.com/EMC-formulas-equations/VSWR.php
http://cgi.www.telestrian.co.uk/cgi-bin/www.telestrian.co.uk/vswr.pl
https://www.changpuak.ch/electronics/calc_14.php
https://chemandy.com/calculators/return-loss-and-mismatch-calculator.htm
https://www.atmmicrowave.com/calculator/vswr-calculator/
http://www.emtalk.com/vswr.php




عودة


تقاسم يرعى!


اترك رسالة 

الاسم *
البريد الالكتروني *
الهاتف
العنوان
رمز رؤية رمز التحقق؟ انقر تحديث!
الرسالة
 

قائمة الرسالة

تحميل التعليقات ...
الصفحة الرئيسية | من نحن| المنتجات| الأخبار| تحميل| الدعم| ردود الفعل| تواصل معنا| الخدمة
FMUSER FM / TV البث وقفة واحدة المورد
  تواصل معنا