التعريف والخلفيةفي نظام النقل الكهربائي بترددات الراديو (RF) ، تمثل نسبة الموجة الدائمة (SWR) مقياسًا لكفاءة انتقال طاقة التردد اللاسلكي من مصدر الطاقة ، عبر خط النقل ، وفي الحمل. مثال شائع هو مضخم الطاقة المتصل عبر خط نقل إلى الهوائي.
SWR هي ، إذن ، النسبة بين الموجات المنقولة والمنعكسة. يشير SWR العالي إلى ضعف كفاءة خط النقل والطاقة المنعكسة ، مما قد يؤدي إلى تلف جهاز الإرسال وتقليل كفاءة جهاز الإرسال. منذ SWR يشير عادة إلى نسبة الجهد ، ومن المعروف عادة باسم نسبة موجة الجهد المستمر (VSWR).

VSWR وكفاءة النظام

في نظام مثالي ، يتم نقل 100٪ من الطاقة من مراحل الطاقة إلى الحمل. يتطلب هذا تطابقًا تامًا بين معاوقة المصدر ، أي المعاوقة المميزة لخط النقل وجميع موصلاته ، ومقاومة الحمل. سوف يكون جهد التيار المتردد للإشارة هو نفسه من طرف إلى آخر لأنه يمر دون تدخل.

ومع ذلك ، في الأنظمة الحقيقية ، تتسبب المعاوقات غير المتطابقة في انعكاس بعض القوة مرة أخرى نحو المصدر (مثل الصدى). تتسبب الانعكاسات في حدوث تداخل بناء ومدمّر ، مما يؤدي إلى قمم ووديان في الجهد في أوقات مختلفة ومسافات على طول الخط. VSWR يقيس هذه الفروق الجهد. إنها نسبة أعلى جهد في أي مكان على طول خط النقل إلى أدنى جهد.

نظرًا لأن الجهد الكهربي لا يتغير في نظام مثالي ، فإن VSWR الخاص به هو 1.0 أو ، كما يتم التعبير عنه عادةً بنسبة 1: 1. عند حدوث الانعكاسات ، تختلف الفولتية ويكون VSWR أعلى ، على سبيل المثال 1.2 أو 1.2: 1.

الطاقة المنعكسة

عندما تصطدم الموجة المنقولة بحدود مثل الحد الفاصل بين خط النقل غير المحمّل والحمل (الشكل 1) ، سيتم نقل بعض الطاقة إلى الحمل وسوف ينعكس بعضها. يرتبط معامل الانعكاس بالموجات الواردة والمنعكسة على النحو التالي:

V = V- / V + (Eq1.)

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

VSWR = (1 + | Γ |) / (1 - | Γ |) (Eq2.)

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 (Eq3).

RLOUT = 20log10 | S22 | ديسيبل (Eq4).

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

Γ = (ZL - ZO) / (ZL + ZO) (Eq5.)

حيث ZL هي مقاومة الحمل و ZO هي المعاوقة المميزة لخط النقل.

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

ل ZL> ZO ، | ZL - ZO | = ZL - ZO

وبالتالي:

VSWR = (ZL + ZO + ZL - ZO) / (ZL + ZO - ZL + ZO) = ZL / ZO. (Eq6).

بالنسبة إلى ZL <ZO ، | ZL - ZO | = ZO - ZL

وبالتالي:

VSWR = (ZL + ZO + ZO - ZL) / (ZL + ZO - ZO + ZL) = ZO / ZL. (Eq7.)

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 | (Eq8.)

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- (Eq9.)

لأقصى قدر من التدخل البناء. يحدث الحد الأدنى من السعة مع التداخل الهيكلي ، أو:

VMIN = V + - V- (Eq10.)

استبدال المعادلات 9 و 10 في المعادلة غلة 8

VSWR = | VMAX | / | VMIN | = (V + + V -) / (V + - V -) (Eq11.)

استبدل المعادلة 1 في المعادلة 11 ، نحصل على:

VSWR = V + (1 + | Γ |) / (V + (1 - | Γ |) = (1 + | Γ |) / (1 - | Γ |) (Eq12.)

نظام رصد VSWR

جهاز MAX2016 هو كاشف / جهاز تحكم لوغاريتمي مزدوج يستخدم لمراقبة خسارة VSWR / إرجاع الهوائي ، عند إقرانه بجهاز دوران ومخفف. يخرج MAX2016 الفرق بين كاشفتي الطاقة.

يشكل MAX2016 مع مقياس الجهد الرقمي MAX5402 و MAX1116 / MAX1117 ADC نظام مراقبة VSWR كاملاً. يعمل الجهد الرقمي كمقسم للجهد باستخدام خرج التيار الكهربائي المرجعي الخاص بـ MAX2016. يمكن للجهد المرجعي الداخلي أن يصدر عادة 2mA للتيار. يحدد هذا الجهد الجهد الكهربي للمقارن الداخلي (دبوس CSETL). يمكن إنشاء إنذار عندما يعبر الجهد الناتج العتبة (دبوس COUTL). يتطلب MAX1116 ADC تزويد 2.7V إلى 3.6V ، بينما يتطلب MAX1117 ADC 4.5V إلى 5.5V. يمكن أن يستخدم ADC أيضًا جهدًا مرجعيًا خارجيًا ، يوفره MAX2016. تسمح وحدة التحكم الديناميكي (ADC) المقترنة مع المتحكم الدقيق بالمراقبة المستمرة لنظام VSWR للهوائي.

نبذة عامة
في المراجعة ، يصف هذا البرنامج التعليمي SWR أو VSWR كوسيلة لقياس عيوب وكفاءة خط النقل. يرتبط VSWR بمعامل الانعكاس. تشير النسبة الأعلى إلى عدم تطابق أكبر ، في حين أن نسبة 1: 1 مطابقة تمامًا. تنشأ هذه المطابقة أو عدم التطابق من السعة القصوى والدنيا للموجة الدائمة. يرتبط SWR بالنسبة بين الطاقة المنقولة والطاقة المنعكسة. يظهر MAX2016 كمثال على كيفية إنشاء نظام لمراقبة الهوائي VSWR.

قد ترغب أيضا:

كيفية حساب VSWR

ما هو VSWR: نسبة الجهد موجة دائمة

ما هو VSWR ورجوع الخسارة؟

السابق:كيفية اختيار مسجلات الصوت الرقمية المحمولة

التالى:كيفية اختيار الموصل المقابل لكابل التغذية