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Comment calculer le rapport de tension des ondes stationnaires?

Date:2019/11/9 12:54:18 Hits:


Pour une radio (émetteur ou récepteur) pour alimenter une antenne, l'impédance de la radio et de la ligne de transmission doit être bien adaptée à lal'impédance de ntenna. Le paramètre ROS est une mesure qui décrit numériquement dans quelle mesure l'antenne correspond à l'impédance de la radio ou de la ligne de transmission à laquelle elle est connectée.


VSWR signifie Taux d'ondes permanent, et est également appelé rapport d'ondes stationnaires (SWR). VSWR est une fonction du coefficient de réflexion, qui décrit la puissance réfléchie par l'antenne. Si le coefficient de réflexion est donné par .


Le coefficient de réflexion est également appelé s11 ou perte de retour. Voir le tableau vswr ci-dessous pour voir un mappage numérique entre la puissance réfléchie, s11 et VSWR. Si vous ne voulez pas passer par des équations compliquées pour comprendre la relation entre VSWR, perte de discordance, s11 / gamma et souhaitez qu'une calculatrice le fasse pour vous, consultez notre page de calcul VSWR et nous effectuerons la conversion VSWR pour tu.

 

Le VSWR est toujours un nombre réel et positif pour les antennes. Plus le VSWR est petit, plus l'antenne est adaptée à la ligne de transmission et plus la puissance est fournie à l'antenne. Le VSWR minimum est de 1.0. Dans ce cas, aucune puissance n'est réfléchie par l'antenne, ce qui est idéal.

 

Souvent, les antennes doivent satisfaire à une exigence de bande passante donnée en termes de VSWR. Par exemple, une antenne peut prétendre fonctionner de 100 à 200 MHz avec VSWR <3. Cela implique que le VSWR est inférieur à 3.0 sur la plage de fréquences spécifiée. Ces spécifications VSWR impliquent également que le coefficient de réflexion est inférieur à 0.5 (c'est-à-dire, coefficient de réflexion <0.5) sur la plage de fréquences citée.



Signification physique de VSWR

Le VSWR est déterminé à partir de la tension mesurée le long d'une ligne de transmission menant à une antenne. VSWR est le rapport de l'amplitude de crête d'une onde stationnaire à l'amplitude minimale d'une onde stationnaire, comme le montre la figure suivante:



Dans l'industrie, VSWR est parfois prononcé "viz-wer"

Lorsqu'une antenne n'est pas adaptée au récepteur, la puissance est réfléchie (de sorte que le coefficient de réflexion,, n'est pas nul). Cela provoque une "onde de tension réfléchie", qui crée des ondes stationnaires le long de la ligne de transmission. Le résultat sont les pics et les creux comme le montre la figure 1. Si le VSWR = 1.0, il n'y aurait pas de puissance réfléchie et la tension aurait une amplitude constante le long de la ligne de transmission.



VSWR, Reflected Power et s11

Un VSWR de 3 est-il mauvais? Quelle est la valeur d'un VSWR de 12? Eh bien, il n'y a pas de règles strictes. Dans cette section, nous essaierons de mettre le numéro VSWR en contexte. Vous trouverez ci-dessous un tableau montrant la relation entre le VSWR, la puissance réfléchie totale et (également appelée s11) et la puissance réfléchie totale. Notez que la puissance réfléchie est simplement le coefficient de réflexion au carré.


Dans le tableau ci-dessus, un VSWR de 4 a 36% de la puissance délivrée par le récepteur réfléchie par l'antenne (64% de la puissance est délivrée à l'antenne). Notez qu'une puissance réfléchie de 0 dB indique que toute la puissance est réfléchie (100%), tandis que -10 dB indique que 10% de la puissance est réfléchie. Si toute la puissance est réfléchie, le VSWR serait infini.

 

Notez que VSWR est une fonction hautement non linéaire du coefficient de réflexion. Autrement dit, il y a très peu de différence de puissance réfléchie lorsque le VSWR augmente de 9 à 10; cependant, il y a un changement de 11% de la puissance réfléchie lorsque le VSWR passe de 1 à 2.




En général, si le VSWR est inférieur à 2, la correspondance d'antenne est considérée comme très bonne et peu de choses seraient gagnées par l'adaptation d'impédance. À mesure que le VSWR augmente, il y a 2 principaux négatifs. Le premier est évident: plus de puissance est réfléchie par l'antenne et donc non transmise. Cependant, un autre problème se pose. Au fur et à mesure que le VSWR augmente, plus de puissance est réfléchie vers la radio, qui transmet. De grandes quantités de puissance réfléchie peuvent endommager la radio. De plus, les radios ont du mal à transmettre les bons bits d'information lorsque l'antenne est mal adaptée (cela est défini numériquement en termes d'une autre métrique, EVM - Error Vector Magnitude).



Spécifications VSWR pour les antennes

Souvent dans l'industrie, les antennes sont blindées (critères de réussite / échec) en fonction des spécifications VSWR (spécifications VSWR). Il s'agit d'une méthode de mesure passive des antennes afin de déterminer si elles sont correctement réglées de manière rapide. L'antenne est mesurée avec un analyseur de réseau et le VSWR en fonction de la fréquence est enregistré. À titre d'exemple, considérons cette situation où le VSWR de 5 antennes est mesuré et tracé, avec 4 lignes qui représentent les spécifications VSWR pour cette antenne (en bleu):



Les spécifications VSWR de la figure 2 sont définies par:

 (1) VSWR <3.8 pour 825 MHz <f <910 MHz

 (2) VSWR> 4.0 pour 1200 MHz <f <1400 MHz

 (3) VSWR> 3.0 à f = 1.7 GHz, réduit linéairement à VSWR> 2.0 à f = 1.8 GHz

 (4) VSWR <3.0 pour 1860 MHz <f <2000 MHz

 

Sur la figure 2, l'antenne courbe VSWR rouge échouerait la deuxième spécification, et l'antenne courbe VSWR bleu clair échouerait (marginalement) la quatrième spécification. Ceci est illustré à la figure 3:



La définition des spécifications VSWR est un travail un peu délicat pour les ingénieurs d'antennes. L'idée est de faire échouer les valeurs aberrantes (antennes désaccordées ou antennes avec connecteurs cassés, etc.). Cependant, il est difficile en pratique de déterminer quelle est la variance acceptable, en particulier dans les industries à volume élevé où une spécification serrée pourrait faire échouer des milliers de bonnes antennes.

 

Notez que VSWR est une mesure de la puissance fournie à une antenne. Cela ne signifie pas que l'antenne rayonne toute l'énergie qu'elle reçoit. Par conséquent, VSWR mesure le potentiel de rayonnement. Un VSWR faible signifie que l'antenne est bien adaptée, mais ne signifie pas nécessairement que la puissance délivrée est également rayonnée. Une chambre anéchoïque ou un autre test d'antenne rayonnée est nécessaire pour déterminer la puissance rayonnée. VSWR seul n'est pas suffisant pour déterminer qu'une antenne fonctionne correctement.

 

VSWR peut également être mesuré sur le graphique Smith. VSWR n'est qu'une mesure scalaire, alors que le graphique de Smith montre à la fois l'amplitude et la phase. Voir la page Smith Chart pour plus de détails.



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