Ppocto за антени, или измерване на КСВ

PPOCTO антената, или измерена СТВ

V.Bashkatov, US0IZ, Горловка, Донецка област.

Като радиолюбител е разработчик на антена-захранващи устройства (AFD) на своя радиостанция, той трябва ясно да се разбере явлението, настъпили в тях. Основният параметър за което определена степен на точност може да се съди за действителната ефективност на AFD, съотношение постоянна вълна (VSWR). Почти всички къси вълни се знае, че при определянето на AFD трябва да се стреми към "заветната" един и не излиза извън рамките на някои граница КСВ. Както е посочено в [1], за предаване на радиочестотна енергия от предавателя към антена захранващото линия се използва (или хранилки). Hams обикновено се използват като захранващото коаксиален линия и поне - два тел балансирани линии. Единична тръбопровод за сега е почти не се прилага, тъй като те създават нежелани загуби и радиация може да предизвика смущения устройства в близост до които не е преминал на фидер. 50. Въпреки че преди 70 години сред любителски радио-бут е много популярен Т-образна антена се нарича "American", използван с предавателя като небалансиран (един цокъл) каскада, и се захранва от един фидер. Ако дължината на хранилката не надвишава една десета от работната дължина на вълната (O.U), с някои приближение може да се счита един прост кабел, не създават никакъв специфични проблеми при предаване на енергия. На практика обаче не всички шунки живеят на последния етаж на многоетажен сграда или имат възможност да зададете приемо-близо до антената в частен дом. Ако по-ниско HF ленти (160 и 80 т), като се използва кратко захранващото понякога е възможно, останалите HF ленти (40. 10 т), такава възможност обикновено не е така. Така, на практика, захранващото може да бъде до десетки метра, и толкова дълго фидер (сравним с дължина на вълната) при определени условия (например, ако VSWR тях е различен от 1) "проявява своя характер" и създава проблеми ръководство станция. Въпреки това, SWR = 1, като правило - рядко явление. характеристика (или вълна) импеданс на коаксиален подаващото устройство е обикновено 50 или 75 ома (въпреки че местната промишленост произвежда други коаксиални кабели, като 100 и 150 ома, но на практика те рядко използва). Стойността на вълна импеданс на захранващото направен под формата на двупроводна линия е в рамките на 200 до 600 ома. Трябва да се отбележи, че характеристика импеданс Z на подаващото устройство е изцяло зависим от своята геометрия и диелектрична константа на изолационния материал и се изразява чрез следните формули: - за двупроводна линия:

където г - диаметър на проводящите линии, D - разстоянието между проводниците; - коаксиален кабел:

където г е диаметъра на вътрешния проводник мм, D - диаметър на външния проводник (плитка), mm д - диелектрична константа на материала между проводника и обвивка изолация (полиетилен е = 2.3). В първата секция [1] е показано, че "физически" (т.е., измерена с помощта на лента) и "електрически" (т.е. като се вземат предвид размножаване свойства на кабела в него електромагнитна енергия) от дължината на същия сегмент на коаксиалния кабел по-различно. Това означава, че дължината на такъв кабел 4.1 m с честота от 24 дължина MHz (дължина на вълната L = 300 / е = 12,5 т) се държи като повторител с полувълнов електрически дължина от 6,25 м. За въздух за подаване "физически" и "електрически" дължина на мача. Следваща помисли (1а) различни случаи, които могат да възникнат в системата, предавател натоварване-фидер за различни видове натоварване и изпълнения. Представлява схематично предавателя (източник на сигнал е (т) към изхода резистентност R на,.) Чрез подаващото устройство с импеданс Rf е свързан с антената, т.е. Зареждането на комплекс импеданс (или друг импеданс) Z "или резистентност R" (ако натоварването е чисто активен). Известно е, че предаването на радиочестотна енергия от хранилката се дължи на разпространението на електромагнитното поле протежението обаче, обърнете внимание на процесите, които протичат в кабела, когато разпространението на елементарни пулс сигнал. До момента, в T.I времева линия не е стрес. Сега се приеме, че по време на т ^ на входа линия в точките А и В ще рязко вид на постоянно напрежение E (фигура 16), който след това остава непроменена. защото сигнал не може мигновено да се разпространи върху жицата, по време T.I потенциалната разлика между окабеляване линия (в дясно от входа) все още е нула. Освен това, потенциална разлика E, установено в началото линия започва да се разпространява от неговите проводници със скорост от около 200 000 km / и, или 200 m в продължение на 1 микросекунда (U.S. в 16 е). Това директно вълна след известно време (в ° С) достигне края на линията (U ^ на фигура 1 в). Има три конкретни случаи: - ако товарното съпротивление е много висока, т.е. R ^ -> °° (безкрайност), това напрежение вълна е единственият начин за по-нататъшно разпространение - обърне и да се върне през същите проводниците (Uy на фигура 1 г). По този начин има удвояване на капацитета между проводници, както и в посока напред линия продължава да се подава източник на напрежение; - ако линията е късо в края (1) ris.1d 4), т.е. Ру = 0, вълна продължава да се разпространява в обратна посока през същите проводници, но "промяна" позициите (текущата един проводник продължава своя път от друга проводник, като има късо съединение скок за това). В този случай, неутрализацията на потенциална разлика възниква, защото предната и обратна полярност срещу вълна; - има съпротивление R ^ = R ^ RN (между RH = 0 и RH -> °°), където вълната достигане на десния край на линията, натоварването се абсорбира и не се връща обратно (Ug на фигура 1), разликата потенциал между проводниците линията е непроменена. Тази съпротива се нарича вълната или се съгласи. Да предположим, че по време на 1е в съответствие влиза в синусоидален сигнал Ugg (ris.1zh). Вълна пред този сигнал започва да се разпространяват по протежение на линията, а след известно време ще бъде в точка б (UL на ris.1z) Отляво на тази точка в потенциално разпространение линия (по дължината му) съответства на текущия процес вход време (тази кореспонденция е показано със стрелките на фиг. 1 Н). Когато вълната достига до десния край на линията, в зависимост от естеството на товара, може да бъде три случая: - ако линията е отворена, вълната се връща, взаимодействащи в същото време продължава да се движи в правилната пряка вълна. Тази обратна вълна след това ще се появи с директен вълна се изважда от него. В определени точки на напрежението линия винаги е равна на нула (напрежение възел), и в един момент ще бъде максималната амплитуда на напрежението (волтаж antinode).

За отваряне линия (Umax1 = на фигура 1) разпределението на амплитудите (вместо моментната стойност, като ris.1z) е такова, че в края на линията е винаги ток напрежение antinode и възел, и за късо (Umax2 на ris.1k) в края винаги напрежение възел и antinode на ток (ris.1m). Това явление е широко използван в техниката за UHF за създаване на осцилаторни системи на сегментите на линии (ris.1l). Фигура 1. т покаже този вид мач за редица секции на затворени и отворени линии. В случай на отворен цикъл линия на разстояние L една четвърт дължина на вълната / 4 от отворен край на линията винаги се образува възел напрежение (крива Umax1 =) - Тази линия е еквивалентно на неговите свойства сериен колебание верига, чието съпротивление на най-ниската резонанс (шунт филтър). В този случай, вход линия се получава максимален ток и минимално напрежение. дължина Отвори линия по-малко от една четвърт дължина на вълната (л л / 4, входно съпротивление става индуктивен, и с дължина, равна на л / 2 еквивалентни на отворена линия, успоредна осцилаторна верига, като максимален импеданс резонанс (прорез филтър). В този случай, има най-много напрежение и минимален ток на входните клеми. За да се намали размера на тези линии може да се използва разширение капацитет или индуктивност, който замества връзката на линейни сегменти отдалечени. - в случай на късо линия на същата дължина като Open, картината е обърната. Какво ще се случи в края на опашката, която е свързана с натоварването зависи от естеството на товара. Ако съпротивлението на натоварване е чисто активен характер (т.е., няма индуктивен или капацитивен компонент), и неговата стойност е равна на характеристика импеданс на подаващото устройство, не възникват проблеми електромагнитна вълна безопасно "преминава през" от предавателя на товара, и електромагнитната енергия се прехвърля цялост "отпуск" на товара - ще се разсее в товарния резистор се излъчва по радиото или телевизията (ако натоварване - входно съпротивление на антената). Това електромагнитна вълна се нарича инцидента. Ако се измери напрежението и текущото разпределение по хранилката, се оказва, че те имат постоянни стойности в цялата си дължина (ris.2g случай R '= RF). Строго погледнато, последният е валидна само за хранилката без загуба. Ситуация, при която натоварването е чисто резистивен характер и има същото съпротивление равно на характерните импеданс на хранилката, на практика, е изключително рядко. Обикновено това несъответствие настъпва съпротивления и / или присъствието на натоварване не единствено активно, но и реактивен компонент. И, по-често се наблюдава разминаване активен товар, както и наличието на реактивност. Една мярка за степента на изместване на подаващото устройство за товара е съотношението на постоянна вълна (VSWR). Ако перфектно съвпадение на подаващото устройство на товара не присъства, не част от висока честота захранване на товара (отразена от него) и подаващо устройство започва да разпространяват електромагнитна вълна в обратната посока - към предавателя. Тази вълна се нарича отражение. Мощност, отразена от несъответстващи товара, никъде се губи (с изключение на загубите в хранилката). Отразената вълна се връща към източника на трептения (изважда от дължината на вълната на инцидент), и ефектът му е да се намали консумацията на ток от източника на вибрации. не се зарежда на читателя с ненужни изчисления са описани подробно в [1], освен да се каже, че когато VSWR натоварване = 3 абсорбира само 75% от мощността на падащата вълна поради несъответствие на предавателя на подаващото устройство. Трябва да се подчертае, че отразената вълна, свързани с инциденти някои отношения (за амплитуда и фаза), и двете съществуват в подаващото устройство едновременно (поради тяхната скорост на разпространение е много висока). Това води до факта, че в хранилката има стационарна (не-променливи по време) разпределение на тока и напрежението. Фигура 2а. 2 и показва разпределението за различни стойности на чисто активен товар (късо съединение в неактивен), и ако натоварването е чисто индуктивен или капацитивен.

За чисто реактивни товари (капацитивни или индуктивни) в комплекта линия на постоянен режим на вълна. Позицията на максимуми на ток и напрежение зависи от индуктивност или капацитет на края на подаващото устройство. В реално вериги товара (входно съпротивление на антената) е често комплекс, тези, състояща се от последователно свързани съпротивление и съпротивление, но обикновено, реактивността е обикновено по-малко от активен компонент, така че разпределението на тока и напрежението в линията близо до разпределението на активното натоварване. Когато стоящи вълни или смесен за подаване по отношение на генератора има различна входно съпротивление. Тъй като този модел е стабилен във времето, говорим за постоянна вълна. Той има период равен на половината дължина на вълната (L / 2). Постоянно вълна се характеризира с коефициент на постоянна вълна, определена като съотношението на максималната амплитуда на напрежението до минимум неговото амплитуда, или точно същото - съотношението на амплитуди на тока при максималната амплитуда до минимум. От тази дефиниция, първото нещо, което идва на ум - е да се измери КСВ измерване на разпределението на напрежение или ток в хранилката, т.е. намерите максимални и минимални стойности на тези параметри, както и да се делят една от друга, да се намери КСВ. Ако максималната напрежението в линия (в antinode) означава Umax, а минималната - Umin, CWS могат да бъдат изчислени съгласно следните формули:

където Imax и Imin - съответно на максималната и минималната линия ток. Всъщност, този метод има право да съществува и да се използва за определяне на VSWR в лабораторията на честоти над 100 MHz. За тези цели, се използва въздух за измерване коаксиален линия, оборудван с измервателни сонди. В по-къси дължини на вълните, този метод сега практически не се използва, тъй като дължината на измервателната линия трябва да бъде поне L / 2 за най-ниската работна честота, която е на десетки метри KB. Следователно, HF-техника, включително любителски, като се използва по-прост метод за измерване на VSWR мост (или OTDR). Между другото, ако съпротивлението на натоварване е чисто активен характер и точно измерена VSWR може да бъде изчислен чрез разделяне на товарното съпротивление на характеристика съпротивление на кабел или кабел резистентност към товарното съпротивление на (в зависимост от това коя от двете стойности е по-голямо). Тази техника се използва широко в практиката за калибриране на уреда за измерване на КСВ, зареждането им нормални неиндуктивни резистори (MLT, пр.Хр.). Ако товарното съпротивление е по-голямо от линията импеданс Зл> Зл, KCB = Зл / Зл. Ако Зл

Въпреки това, не всички шунки рови във физическата природа на KCB, което е съотношението на по-голямата от импеданс (съпротивлението) на малките. Фактът, че по значение KCB невъзможно да се определи коя от резисторите е голям. Например, ако предавателят е точно съвпадащи до 75 ома фидер и където VSWR = 3, съпротивлението вход на антена, свързана директно към подаващото устройство и може да бъде 25 ома и 225 ома. Когато R = 50 ома, може да бъде в този случай, 16.7 или 150 ома или комплекс (в зависимост от съотношението на дължината на линия на дължината на вълната). В действителност, само специално устройство може да се измери съпротивлението на антената.