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Qu'est-ce que VSWR et comment mesurer VSWR?

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


«VSWR dans la théorie des antennes signifie rapport d'onde stationnaire de tension, également connu sous le nom de rapport d'onde stationnaire (SWR). VSWR est une mesure du niveau d'onde stationnaire sur une ligne d'alimentation. est l'onde stationnaire, l'onde stationnaire représente la puissance que la charge n'accepte pas et se réfléchit le long de la ligne de transmission ou de la ligne d'alimentation, tandis que le rapport d'onde stationnaire est fonction du coefficient de réflexion, qui décrit la puissance réfléchie par l'antenne. --- - FMUSER "


AVIS: Bien que les ondes stationnaires et le VSWR soient très importants, la théorie et les calculs du VSWR peuvent souvent masquer une vue de ce qui se passe réellement. Heureusement, il est possible d'avoir une bonne vision du sujet sans approfondir la théorie de la RSV.



Le partage est prise en charge!


Contenu

1. Qu'est-ce que VSWR (Voltage Standing Wave Ratio)?

2. Qu'est-ce que SWR (Standing Wave Basics)?

3. Indicateurs de paramètres importants de SWR

4. Calculatrice VSWR: Comment calculer VSWR?

5. Comment mesurer le rapport d'onde stationnaire

6. Poser des questions fréquemment

7. Top 10 des meilleurs jeux gratuits en ligne Calculatrice VSWR



1. Qu'est-ce que VSWR (rapport d'onde stationnaire de tension)


1) Définition du VSWR (rapport d'onde stationnaire de tension)

Le rapport des ondes stationnaires de tension (VSWR) est défini comme le rapport entre les ondes stationnaires de tension transmises et réfléchies dans un radiofréquence (RF) système de transmission électrique. Parfois, VSWR est également prononcé comme "viswar". VSWR est une mesure de l'efficacité avec laquelle la puissance RF est transmise depuis la source d'alimentation, via une ligne de transmission et dans la charge. Un exemple courant est un Amplificateur de puissance connecté à une antenne via un ligne de transmission. VSWR est utilisé comme mesure d'efficacité pour tout ce qui transporte des RF, y compris les lignes de transmission, les câbles électriques et même le signal dans l'air. 


Les discordances d'impédance entraînent des ondes stationnaires le long de la ligne de transmission, et le SWR est défini comme le rapport de l'amplitude de l'onde stationnaire partielle à un ventre (maximum) à l'amplitude à un nœud (minimum) le long de la ligne.



La définition de VSWR fournit la base de tous les calculs et formules.

Le rapport d'onde stationnaire de tension, VSWR est défini comme le rapport entre la tension maximale et minimale sur une ligne sans perte.


Le rapport résultant est normalement exprimé sous forme de rapport, par exemple 2: 1, 5: 1, etc. Une correspondance parfaite est 1: 1 et une non-concordance complète, c.-à-d. Un circuit ouvert ou court est ∞: 1.


En pratique, il y a une perte sur n'importe quelle ligne d'alimentation ou de transmission. Pour mesurer le VSWR, la puissance directe et inverse est détectée à ce point sur le système et elle est convertie en un chiffre pour VSWR. 


De cette manière, le VSWR est mesuré en un point particulier et les maxima et minima de tension n'ont pas besoin d'être déterminés sur la longueur de la ligne.


A lire également: Quelle est la différence entre AM et FM?


Prenons une vidéo rapide sur VSWR! (Source: RF elements sro)





2) Fonctions principales de VSWR

En application, cette figure décrit l'adéquation de l'impédance de l'antenne à la radio ou à la ligne de transmission à laquelle elle est connectée. Dans une ligne connectée, une discordance d'impédance peut provoquer une réflexion, qui est exactement ce à quoi cela ressemble - une onde rebondissant et allant dans la mauvaise direction. Le résultat des ondes opposées est une onde stationnaire. Cela diminue la puissance que l'antenne reçoit et peut utiliser pour diffuser. Il peut même brûler un émetteur


VSWR sont largement utilisés dans une variété d'applications, telles que VSWR dans antenne, VSWR dans télécommunications, VSWR en micro-ondes, VSWR en RF, etc. Voici quelques-unes des principales applications avec explication:


Applications de VSWR Principales fonctions de VSWR 
Antenne émettrice
Le rapport d'onde stationnaire de tension (VSWR) est une indication de la quantité de discordance entre un antenne et la ligne d'alimentation qui y est connectée. Ceci est également connu sous le nom de rapport d'onde stationnaire (SWR). La plage de valeurs pour VSWR va de 1 à ∞. Une valeur VSWR inférieure à 2 est considérée comme appropriée pour la plupart des applications d'antenne. L'antenne peut être décrite comme ayant une «bonne correspondance». Ainsi, quand quelqu'un dit que l'antenne est mal adaptée, cela signifie très souvent que la valeur VSWR dépasse 2 pour une fréquence d'intérêt.
Télécommunication Dans les télécommunications, le rapport d'onde stationnaire (SWR) est le rapport de l'amplitude d'une onde stationnaire partielle à un antinœud (maximum) à l'amplitude d'un nœud adjacent (minimum) dans une ligne de transmission électrique. 
micro-ondes
Les mesures de performance communes associées aux lignes et circuits de transmission micro-ondes sont le VSWR, le coefficient de réflexion et perte de retour, ainsi que le coefficient de transmission et la perte d'insertion. Ceux-ci peuvent tous être exprimés en utilisant des paramètres de diffusion, plus communément appelés paramètres S.
RF Le rapport des ondes stationnaires de tension (VSWR) est défini comme le rapport entre les ondes stationnaires de tension émises et réfléchies dans une transmission électrique à radiofréquence (RF) système iSun. C'est une mesure de l'efficacité avec laquelle la puissance RF est transmise depuis la source d'alimentation, via une ligne de transmission et dans la charge.

A lire également:Comment mesurer le SWR sur la radio AM par vous-même?

Voici une liste de connaissances RF simplifiée de base fournie par le technicien de FMUSER Jimmy, vous pouvez pleinement comprendre VSWR à travers ces contenus: 


Comment exprimer VSWR en utilisant la tension?
Par définition, VSWR est le rapport de la tension la plus élevée (l'amplitude maximale de l'onde stationnaire) à la tension la plus basse (l'amplitude minimale de l'onde stationnaire) n'importe où entre la source et la charge.

VSWR = | V (max) | / | V (min) |

V (max) = l'amplitude maximale de l'onde stationnaire
V (min) = l'amplitude minimale de l'onde stationnaire


Comment exprimer VSWR en utilisant une impédance?
Par définition, VSWR est le rapport entre l'impédance de charge et l'impédance de la source.

VSWR = ZL / Zo

ZL = l'impédance de charge
Zo = l'impédance de la source

Quelle est la valeur idéale d'un VSWR?
La valeur d'un VSWR idéal est 1: 1 ou brièvement exprimée par 1. Dans ce cas, la puissance réfléchie de la charge vers la source est nulle.

Comment exprimer un VSWR en utilisant la réflexion et la puissance avant?
Par définition, VSWR est égal à

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

où:

Pr = puissance réfléchie
Pf = puissance directe


A lire également: Comment bricoler votre antenne radio FM | Bases et tutoriels sur l'antenne FM maison

3) Pourquoi devrais-je m'occuper de VSWR? 

La valeur de VSWR présente la puissance réfléchie de la charge vers la source. Il est souvent utilisé pour décrire la quantité d'énergie perdue de la source (généralement un amplificateur haute fréquence) via une ligne de transmission (généralement un câble coaxial) à la charge (généralement une antenne).

C'est une mauvaise situation: votre émetteur brûle en raison d'une énergie excessive.

Voici la raison principale:

Toute l'énergie est réfléchie (par exemple, par un circuit ouvert ou un court-circuit) à la fin de la ligne, puis aucune n'est absorbée, produisant une «onde stationnaire» parfaite sur la ligne. C'est une mauvaise situation indésirable. En fait, lorsque la puissance destinée à être rayonnée revient dans l'émetteur à pleine puissance, elle brûle généralement l'électronique.

C'est difficile à comprendre? Voici un exemple qui pourrait vous aider:

Un train d'ondes océaniques se déplaçant vers le rivage transporte l'énergie vers la plage. S'il monte sur une plage en pente douce, toute l'énergie est absorbée et aucune vague ne retourne au large. Si au lieu d'une plage en pente, une digue verticale est présente, alors le train d'ondes entrant est complètement réfléchi, de sorte qu'aucune énergie n'est absorbée dans la paroi. 




L'interférence entre les ondes entrantes et sortantes dans ce cas produit une «onde stationnaire» qui ne semble pas du tout se déplacer; les pics restent dans les mêmes positions spatiales et montent et descendent simplement.

Le même phénomène se produit sur une ligne de transmission radio ou radar. Dans ce cas, nous voulons que les ondes sur la ligne (à la fois tension et courant) se déplacent dans un sens et déposent leur énergie dans la charge souhaitée, qui dans ce cas peut être une antenne où elle doit être rayonnée. 


Si toute l'énergie est réfléchie (par exemple, par un circuit ouvert ou un court-circuit) à la fin de la ligne, alors aucune n'est absorbée, produisant une «onde stationnaire» parfaite sur la ligne. 


Il ne faut pas un circuit ouvert ou un court-circuit pour provoquer une onde réfléchie. Tout ce qu'il faut, c'est un décalage d'impédance entre la ligne et la charge. Si l'onde réfléchie n'est pas aussi forte que l'onde vers l'avant, alors un certain modèle "d'onde stationnaire" sera observé, mais les valeurs nulles ne seront pas aussi profondes ni les pics aussi élevés que pour une réflexion parfaite (ou une discordance complète).


A lire également: Pourquoi avons-nous besoin d'un rapport d'onde stationnaire (SWR)?


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2. Qu'est-ce que SWR (Standing Wave Ratio)?


1) Définition du rapport d'ondes stationnaires (SWR)

Selon Wikipedia, le rapport d'onde stationnaire (SWR) défini comme:


'' Une mesure de l'adaptation d'impédance des charges à l'impédance caractéristique d'une ligne de transmission ou d'un guide d'ondes dans l'ingénierie radio et les télécommunications. Le SWR est donc le rapport entre les ondes émises et réfléchies ou le rapport entre l'amplitude d'une onde stationnaire à son maximum et l'amplitude au minimum, le SWR est généralement défini comme un rapport de tension appelé VSWR ».


Un ROS élevé indique une faible efficacité de la ligne de transmission et une énergie réfléchie, ce qui peut endommager l'émetteur et diminuer l'efficacité de l'émetteur. Puisque SWR fait généralement référence au rapport de tension, il est généralement connu sous le nom de rapport d'onde stationnaire de tension (VSWR).


2) Comment VSWR affecte les performances d'un système émetteur? 

VSWR affecte les performances d'un système émetteur ou de tout système pouvant utiliser des impédances RF et adaptées.

Bien que le terme VSWR soit normalement utilisé, la tension et les ondes stationnaires peuvent causer des problèmes. Certains des effets sont détaillés ci-dessous:

A. Les amplificateurs de puissance de l'émetteur peuvent être endommagés:

Les niveaux accrus de tension et de courant observés sur le conducteur à la suite des ondes stationnaires peuvent endommager les transistors de sortie de l'émetteur. Les dispositifs à semi-conducteurs sont très fiables s'ils fonctionnent dans leurs limites spécifiées, mais la tension et les ondes stationnaires de courant sur le chargeur peuvent causer des dommages catastrophiques si elles font fonctionner le dispositif en dehors de leurs limites.

B.Protection PA réduit la puissance de sortie:  

Compte tenu du danger très réel que des niveaux élevés de SWR causent des dommages à l'amplificateur de puissance, de nombreux émetteurs intègrent des circuits de protection qui réduisent la sortie de l'émetteur lorsque le SWR augmente. Cela signifie qu'une mauvaise correspondance entre le chargeur et l'antenne se traduira par un SWR élevé qui entraînera une réduction de la sortie et donc une perte importante de puissance transmise.

C.Les niveaux de tension et de courant élevés peuvent endommager le chargeur:   

Il est possible que les niveaux de tension et de courant élevés provoqués par le rapport élevé des ondes stationnaires puissent endommager un chargeur. Bien que dans la plupart des cas, les départs seront exploités bien dans leurs limites et que le doublement de la tension et du courant devrait pouvoir être pris en compte, il existe des circonstances où des dommages peuvent être causés. Les maxima actuels peuvent provoquer un échauffement local excessif qui pourrait déformer ou faire fondre les plastiques utilisés, et les hautes tensions sont connues pour provoquer des arcs dans certaines circonstances.

D.Les retards causés par les reflets peuvent provoquer une distorsion:   

Lorsqu'un signal est réfléchi par discordance, il est réfléchi vers la source et peut ensuite être réfléchi vers l'antenne. Un retard est introduit égal à deux fois le temps de transmission du signal le long du départ. Si des données sont transmises, cela peut provoquer des interférences entre symboles, et dans un autre exemple où la télévision analogique était transmise, une image «fantôme» a été vue.


Fait intéressant, la perte de niveau du signal causée par un mauvais VSWR n'est pas aussi grande que certains peuvent l'imaginer. Tout signal réfléchi par la charge est réfléchi vers l'émetteur et comme l'adaptation à l'émetteur peut permettre au signal d'être réfléchi à nouveau vers l'antenne, les pertes encourues sont fondamentalement celles introduites par le chargeur. 


Il y a d'autres bits importants à mesurer dans l'efficacité de l'antenne: le coefficient de réflexion, la perte de mismatch et la perte de retour pour n'en nommer que quelques-uns. VSWR n'est pas la fin de la théorie des antennes, mais c'est important.


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3) VSWR vs SWR vs PSWR vs ISWR

Les termes VSWR et SWR apparaissent souvent dans la littérature sur les ondes stationnaires dans les systèmes RF, et beaucoup se questionnent sur la différence.


● VSWR (rapport d'onde stationnaire de tension):

Le rapport VSWR ou onde stationnaire de tension s'applique spécifiquement aux ondes stationnaires de tension qui sont installées sur une ligne d'alimentation ou de transmission. Comme il est plus facile de détecter les ondes stationnaires de tension, et dans de nombreux cas, les tensions sont plus importantes en termes de panne de l'appareil, le terme VSWR est souvent utilisé, en particulier dans les zones de conception RF.


● SWR (rapport d'ondes stationnaires):

SWR signifie rapport d'ondes stationnaires. Vous pouvez le voir comme une expression mathématique de la non-uniformité d'un champ électromagnétique (champ EM) sur une ligne de transmission telle qu'un câble coaxial. Habituellement, le SWR est défini comme le rapport de la tension radiofréquence (RF) maximale à la tension RF minimale le long de la ligne. Le rapport d'onde stationnaire (SWR) a trois caractéristiques:


SWR présente les caractéristiques suivantes:

● Il décrit les ondes stationnaires de tension et de courant qui apparaissent sur la ligne. 

● Il est une description générique des ondes stationnaires de courant et de tension. 

● Il est souvent utilisé en association avec des compteurs utilisés pour détecter le rapport d'onde stationnaire. 

AVIS: Le courant et la tension augmentent et diminuent dans la même proportion pour une discordance donnée.


Un ROS élevé indique une faible efficacité de la ligne de transmission et une énergie réfléchie, ce qui peut endommager l'émetteur et diminuer l'efficacité de l'émetteur. Puisque SWR fait généralement référence au rapport de tension, il est généralement connu sous le nom de rapport d'onde stationnaire de tension (VSWR).


● PSWR (Power Standing Wave Ratio):

Le terme rapport d'onde stationnaire de puissance, qui est également vu parfois, est défini comme juste le carré du VSWR. Cependant, c'est une erreur totale car la puissance directe et réfléchie est constante (en supposant qu'aucune perte d'alimentation) et la puissance n'augmente et ne diminue pas de la même manière que les formes d'onde stationnaires de tension et de courant qui sont la somme des éléments directs et réfléchis.


● ISWR (rapport d'onde stationnaire actuel):

Le SWR peut également être défini comme le rapport du courant RF maximum au courant RF minimum sur la ligne (rapport d'onde stationnaire actuel ou ISWR). Dans la plupart des cas, ISWR est le même que VSWR.


D'après la compréhension de certaines personnes de SWR et VSWR dans leur forme de base, il est parfait 1: 1. SWR signifie que toute la puissance que vous mettez sur la ligne est expulsée de l'antenne. Si le SWR n'est pas 1: 1, alors vous mettez plus de puissance que ce qui est nécessaire et une partie de cette puissance est ensuite réfléchie vers le bas de la ligne vers votre émetteur, puis provoque une collision qui rendrait votre signal moins propre et dégager.


Mais quelle est la différence entre VSWR et SWR? SWR (rapport d'onde stationnaire) est un concept, c'est-à-dire le rapport d'onde stationnaire. VSWR est en fait la façon dont vous effectuez la mesure, en mesurant les tensions pour déterminer le SWR. Vous pouvez également mesurer le SWR en mesurant les courants ou même la puissance (ISWR et PSWR). Mais dans la plupart des cas, quand quelqu'un dit SWR, il veut dire VSWR, dans une conversation commune, ils sont interchangeables.


Vous semblez comprendre l'idée que cela est lié au rapport entre la quantité d'énergie transmise à l'antenne par rapport à la quantité réfléchie et que (dans la plupart des cas) la puissance est expulsée vers l'antenne. Cependant, les déclarations "vous mettez plus de puissance que ce qui est nécessaire" et "provoquent alors une collision qui empêcherait votre signal d'être aussi propre" sont incorrectes.


VSWR vs puissance réfléchie


Dans les cas de SWR plus élevé, une partie ou une grande partie de la puissance est simplement réfléchie vers l'émetteur. Cela n'a rien à voir avec un signal propre et tout à voir avec la protection de votre émetteur contre la combustion et le SWR est indépendant de la quantité d'énergie que vous pompez. Cela signifie simplement qu'à la fréquence, le système d'antenne n'est pas aussi efficace qu'un radiateur. Bien sûr, si vous essayez de transmettre à une fréquence, vous préféreriez que votre antenne ait le SWR le plus bas possible (généralement, tout ce qui est inférieur à 2: 1 n'est pas si mauvais sur les bandes inférieures et 1.5: 1 est bon dans les bandes supérieures) , mais de nombreuses antennes multibandes peuvent être à 10: 1 sur certaines bandes et vous pouvez constater que vous pouvez fonctionner de manière acceptable.


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4) VSWR et efficacité du système
Dans un système idéal, 100% de l'énergie est transmise des étages de puissance à la charge. Cela nécessite une correspondance exacte entre l'impédance de la source (l'impédance caractéristique de la ligne de transmission et de tous ses connecteurs) et l'impédance de charge. La tension alternative du signal sera la même d'un bout à l'autre car elle passe sans interférence.


VSWR vs% de puissance réfléchie


Dans un système réel, des impédances inadaptées provoquent la réflexion d'une partie de la puissance vers la source (comme un écho). Ces réflexions provoquent des interférences constructives et destructives, conduisant à des pics et des creux dans la tension, variant avec le temps et la distance le long de la ligne de transmission. VSWR quantifie ces variations de tension, par conséquent, une autre définition couramment utilisée pour le rapport d'onde stationnaire de tension est qu'il s'agit du rapport de la tension la plus élevée à la tension la plus basse, en tout point de la ligne de transmission.


Pour un système idéal, la tension ne varie pas. Par conséquent, son VSWR est de 1.0 (ou plus généralement exprimé sous la forme d'un rapport de 1: 1). Lorsque des réflexions se produisent, les tensions varient et le VSWR est plus élevé, par exemple 1.2 (ou 1.2: 1). L'augmentation du VSWR est en corrélation avec une efficacité réduite de la ligne de transmission (et par conséquent de l'émetteur global).


L'efficacité des lignes de transport augmente de:
1. Augmentation de la tension et du facteur de puissance
2. Augmentation de la tension et diminution du facteur de puissance
3. Diminution de la tension et du facteur de puissance
4. Diminution de la tension et augmentation du facteur de puissance

Il existe quatre grandeurs qui décrivent l'efficacité du transfert de puissance d'une ligne vers une charge ou une antenne: le VSWR, le coefficient de réflexion, la perte de non-correspondance et la perte de retour. 


Pour l'instant, pour avoir une idée de leur signification, nous les montrons graphiquement sur la figure suivante. Trois conditions: 


● Les lignes connectées à une charge adaptée;
● Les lignes connectées à une courte antenne unipolaire qui ne correspond pas (l'impédance d'entrée de l'antenne est de 20 - j80 ohms, comparée à l'impédance de la ligne de transmission de 50 ohms);
● La ligne est ouverte à l'extrémité où l'antenne aurait dû être connectée.




Courbe verte - Onde stationnaire sur une ligne de 50 ohms avec une charge correspondante de 50 ohms à la fin

Avec ses paramètres et sa valeur numérique comme suit:

Paramètres  Valeur numérique
Impédance de charge
50 ohm 
Coefficient de reflexion

ROS
1
Perte de non-concordance
0 dB
Perte de retour
- ∞ dB

Remarquez: [C'est parfait; pas d'onde stationnaire; toute la puissance entre dans l'antenne / la charge]


Courbe bleue - Onde stationnaire sur une ligne de 50 ohms dans une antenne monopôle courte

Avec ses paramètres et sa valeur numérique comme suit:

Paramètres  Valeur numérique
Impédance de charge
20 - j80 ohms
Coefficient de reflexion 0.3805 - j0.7080
Valeur absolue du coefficient de réflexion
0.8038
ROS
9.2
Perte de non-concordance
- 4.5 dB
Perte de retour
-1.9 DB

Remarquez: [Ce n'est pas trop bon; la puissance de la charge ou de l'antenne est inférieure de –4.5 dB à la ligne descendante disponible]


Courbe rouge - Onde stationnaire en ligne avec circuit ouvert à l'extrémité gauche (bornes d'antenne)

Avec ses paramètres et sa valeur numérique comme suit:

Paramètres  Valeur numérique
Impédance de charge

Coefficient de reflexion

ROS

Perte de non-concordance
- 0 dB
Perte de retour
0 dB

Remarque: [C'est très mauvais: aucune puissance transférée au-delà de la fin de la ligne]


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3. Indicateurs de paramètres importants du SWR


1) Lignes de transmission et SWR

Tout conducteur transportant un courant alternatif peut être traité comme une ligne de transmission, comme ces géants aériens distribuant du courant alternatif dans le paysage. L'intégration de toutes les différentes formes de lignes de transmission sortirait considérablement du cadre de cet article, nous limiterons donc la discussion aux fréquences d'environ 1 MHz à 1 GHz et à deux types courants de lignes: coaxiale (ou «coaxiale») et conducteur parallèle (alias, fil ouvert, ligne de fenêtre, ligne d'échelle ou câble double comme nous l'appellerons) comme illustré à la figure 1.



Explication: Le câble coaxial (A) se compose d'un conducteur central solide ou toronné entouré d'un diélectrique isolant en plastique ou à air et d'un blindage tubulaire qui est une tresse en fil solide ou tissé. Une gaine en plastique entoure le blindage pour protéger les conducteurs. Twin-lead (B) se compose d'une paire de fils parallèles pleins ou toronnés. Les fils sont maintenus en place soit par du plastique moulé (ligne de fenêtre, double fil), soit par des isolateurs en céramique ou en plastique (ligne d'échelle).



Le courant circule le long de la surface des conducteurs (voir l'encadré sur «Effet de peau») dans des directions opposées. Étonnamment, l'énergie RF circulant le long de la ligne ne circule pas vraiment dans les conducteurs où se trouve le courant. Il se déplace sous forme d'onde électromagnétique (EM) dans l'espace entre et autour des conducteurs. 


La figure 1 indique où le champ est situé à la fois dans le câble coaxial et à deux fils. Pour le coaxial, le champ est complètement contenu dans le diélectrique entre le conducteur central et le blindage. Pour les conducteurs jumelés, cependant, le champ est le plus fort autour et entre les conducteurs, mais sans un bouclier environnant, une partie du champ s'étend dans l'espace autour de la ligne.


C'est pourquoi le câble coaxial est si populaire - il ne permet pas aux signaux à l'intérieur d'interagir avec les signaux et les conducteurs en dehors de la ligne. Le Twin-Lead, d'autre part, doit être tenu à l'écart (quelques largeurs de ligne suffisent) des autres lignes d'alimentation et de tout type de surface métallique. Pourquoi utiliser twin-lead? Il a généralement des pertes plus faibles que le coaxial, c'est donc un meilleur choix lorsque la perte de signal est une considération importante.



Tutoriel sur la ligne de transmission pour les débutants (Source: AT&T)



Qu'est-ce que l'effet de peau?
Au-dessus d'environ 1 kHz, les courants alternatifs circulent en une couche de plus en plus fine le long de la surface des conducteurs. C'est le effet sur la peau. Cela se produit parce que les courants de Foucault à l'intérieur du conducteur créent des champs magnétiques qui poussent le courant vers la surface extérieure du conducteur. À 1 MHz dans le cuivre, la plupart des courants sont limités aux 0.1 mm externes du conducteur et à 1 GHz, le courant est pressé dans une couche de quelques µm d'épaisseur.


A lire également: Bricolage simple et économique - Comment faire un émetteur FM?

2) Coefficients de réflexion et de transmission


Le coefficient de réflexion est la fraction d'un signal incident réfléchi par une discordance. Le coefficient de réflexion est exprimé par ρ ou Γ, mais ces symboles peuvent également être utilisés pour représenter VSWR. Il est directement lié au VSWR par




 | Γ | = (VSWR - 1) / (VSWR + 1) (A)

Figure: Il s'agit de la fraction d'un signal réfléchie par l'impédance de charge, et est parfois exprimée en pourcentage.


Pour une correspondance parfaite, aucun signal n'est réfléchi par la charge (c'est-à-dire qu'il est totalement absorbé), donc le coefficient de réflexion est nul. 


Pour un circuit ouvert ou un court-circuit, le signal entier est réfléchi en retour, de sorte que le coefficient de réflexion dans les deux cas est de 1. Notez que cette discussion ne traite que de l'amplitude du coefficient de réflexion.  


Γ a également un angle de phase associé, qui fait la distinction entre un court-circuit et un circuit ouvert, ainsi que tous les états intermédiaires. 


Par exemple, la réflexion d'un circuit ouvert entraîne un angle de phase de 0 degré entre l'onde incidente et l'onde réfléchie, ce qui signifie que le signal réfléchi s'ajoute en phase avec le signal entrant à l'emplacement du circuit ouvert; c'est-à-dire que l'amplitude de l'onde stationnaire est le double de celle de l'onde entrante. 


En revanche, un court-circuit entraîne un angle de phase de 180 degrés entre le signal incident et réfléchi, ce qui signifie que le signal réfléchi est en phase opposée au signal entrant, de sorte que leurs amplitudes se soustraient, ce qui entraîne zéro. Ceci peut être vu sur les figures 1a et b.

Lorsque le coefficient de réflexion est la fraction d'un signal incident réfléchi par une discordance d'impédance dans un circuit ou une ligne de transmission, le coefficient de transmission est la fraction du signal incident qui apparaît à la sortie. 


C'est une fonction du signal réfléchi ainsi que des interactions du circuit interne. Il a également une amplitude et une phase correspondantes.




3) Qu'est-ce que la perte de retour et la perte d'insertion?

La perte de retour est le rapport du niveau de puissance du signal réfléchi au niveau de puissance du signal d'entrée exprimé en décibels (dB), c'est-à-dire,

RL (dB) = 10 log10 Pi / Pr (B)

Figure 2. Perte de retour et perte d'insertion dans un circuit ou une ligne de transmission sans perte.

Sur la figure 2, un signal de 0 dBm, Pi, est appliqué à la ligne de transmission. La puissance réfléchie, Pr, est indiquée par -10 dBm et la perte de retour est de 10 dB. Plus la valeur est élevée, meilleure est la correspondance, c'est-à-dire que pour une correspondance parfaite, la perte de retour, idéalement, est de ∞, mais une perte de retour de 35 à 45 dB est généralement considérée comme une bonne correspondance. De même, pour un circuit ouvert ou un court-circuit, la puissance incidente est réfléchie. La perte de retour pour ces cas est de 0 dB.

La perte d'insertion est le rapport entre le niveau de puissance du signal émis et le niveau de puissance du signal d'entrée exprimé en décibels (dB), c'est-à-dire,

IL (dB) = 10 log10 Pi / Pt (C)

Pi = Pt + Pr; Pt / Pi + Pr / Pi = 1                                                                            

En se référant à la figure 2, Pr de -10 dBm signifie que 10 pour cent de la puissance incidente est réfléchie. Si le circuit ou la ligne de transmission est sans perte, 90% de la puissance incidente est transmise. La perte d'insertion est donc d'environ 0.5 dB, ce qui se traduit par une puissance émise de -0.5 dBm. S'il y avait des pertes internes, la perte d'insertion serait plus grande.



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4) Que sont les paramètres S?


Figure. Représentation en paramètre S d'un circuit hyperfréquence à deux ports.

En utilisant les paramètres S, les performances RF d'un circuit peuvent être complètement caractérisées sans qu'il soit nécessaire de connaître sa composition interne. À ces fins, le circuit est communément appelé «boîte noire». Les composants internes peuvent être actifs (c'est-à-dire des amplificateurs) ou passifs. Les seules stipulations sont que les paramètres S sont déterminés pour toutes les fréquences et conditions (par exemple, température, polarisation de l'amplificateur) d'intérêt et que le circuit soit linéaire (c'est-à-dire que sa sortie est directement proportionnelle à son entrée). La figure 3 est une représentation d'un simple circuit hyperfréquence avec une entrée et une sortie (appelées ports). Chaque port a un signal incident (a) et un signal réfléchi (b). En connaissant les paramètres S (c'est-à-dire S11, S21, S12, S22) de ce circuit, on peut déterminer son effet sur n'importe quel système dans lequel il est installé.

Les paramètres S sont déterminés par des mesures dans des conditions contrôlées. À l'aide d'un équipement de test spécial appelé analyseur de réseau, un signal (a1) est entré dans le port 1 avec le port 2 terminé dans un système avec une impédance contrôlée (généralement 50 ohms). L'analyseur mesure et enregistre simultanément a1, b1 et b2 (a2 = 0). Le processus est alors inversé, c'est-à-dire qu'avec un signal (a2) entré sur le port 2, l'analyseur mesure a2, b2 et b1 (a1 = 0). Dans sa forme la plus simple, l'analyseur de réseau ne mesure que les amplitudes de ces signaux. Ceci est appelé un analyseur de réseau scalaire et est suffisant pour déterminer des quantités telles que VSWR, RL et IL. Cependant, pour une caractérisation complète du circuit, une phase est également nécessaire et nécessite l'utilisation d'un analyseur de réseau vectoriel. Les paramètres S sont déterminés par les relations suivantes:

S11 = b1 / a1; S21 = b2 / a1; S22 = b2 / a2; S12 = b1 / a2 (D)

S11 et S22 sont les coefficients de réflexion des ports d'entrée et de sortie du circuit, respectivement; tandis que S21 et S12 sont les coefficients de transmission avant et arrière du circuit. RL est lié aux coefficients de réflexion par les relations

RLPort 1 (dB) = -20 log10 | S11 | et RLPort 2 (dB) = -20 log10 | S22 | (E)

IL est lié aux coefficients de transmission des circuits par les relations

IL du port 1 au port 2 (dB) = -20 log10 | S21 | et IL du port 2 au port 1 (dB) = -20 log10 | S12 | (F)

Cette représentation peut être étendue aux circuits hyperfréquences avec un nombre arbitraire de ports. Le nombre de paramètres S augmente du carré du nombre de ports, donc les mathématiques deviennent plus impliquées, mais sont gérables à l'aide de l'algèbre matricielle.


5) Qu'est-ce que l'adaptation d'impédance?

L'impédance est l'opposition rencontrée par l'énergie électrique lorsqu'elle s'éloigne de sa source.  


La synchronisation de la charge et de l'impédance de la source annulera l'effet menant au transfert de puissance maximal. 


Ceci est connu comme le théorème de transfert de puissance maximale: Le théorème de transfert de puissance maximale est critique dans les assemblages de transmission radiofréquence, et en particulier, dans la configuration des antennes RF.



L'adaptation d'impédance est essentielle au fonctionnement efficace des configurations RF où vous souhaitez déplacer la tension et la puissance de manière optimale. Dans la conception RF, l'adaptation des impédances de source et de charge maximisera la transmission de la puissance RF. Les antennes recevront un transfert de puissance maximal ou optimal où leur impédance est adaptée à l'impédance de sortie de la source de transmission.

L'impédance de 50 ohms est la norme pour la conception de la plupart des systèmes et composants RF. Le câble coaxial qui sous-tend la connectivité dans une gamme d'applications RF a une impédance typique de 50 Ohms. La recherche RF entreprise dans les années 1920 a révélé que l'impédance optimale pour le transfert des signaux RF serait comprise entre 30 et 60 Ohms en fonction de la tension et du transfert de puissance. Avoir une impédance relativement standardisée permet une correspondance entre le câblage et les composants tels que les antennes WiFi ou Bluetooth, PCB et atténuateurs. Un certain nombre de types d'antennes clés ont une impédance de 50 Ohms, y compris ZigBee GSM GPS et LoRa

Coefficient de réflexion - Wikipédia

Coefficient de réflexion - Source: Wikipedia


Une discordance d'impédance conduit à des réflexions de tension et de courant, et dans les configurations RF, cela signifie que la puissance du signal sera réfléchie vers sa source, la proportion étant fonction du degré de discordance. Cela peut être caractérisé en utilisant le rapport d'onde stationnaire de tension (VSWR) qui est une mesure de l'efficacité du transfert de puissance RF de sa source à une charge, telle qu'une antenne.

Le décalage entre les impédances de source et de charge, par exemple une antenne 75 Ohm et un câblage coaxial 50 Ohm, peut être surmonté en utilisant une gamme de dispositifs d'adaptation d'impédance tels que des résistances en série, des transformateurs, des plots d'adaptation d'impédance montés en surface ou des tuners d'antenne.

En électronique, l'adaptation d'impédance implique la création ou la modification d'un circuit ou d'une application électronique ou d'un composant mis en place de sorte que l'impédance de la charge électrique corresponde à l'impédance de la source d'alimentation ou de commande. Le circuit est conçu ou adapté de manière à ce que les impédances soient identiques.




Lorsqu'on examine des systèmes comprenant des lignes de transmission, il est nécessaire de comprendre que les sources, les lignes de transmission / départs et les charges ont toutes une impédance caractéristique. 50Ω est une norme très courante pour les applications RF, bien que d'autres impédances puissent parfois être observées dans certains systèmes.


Afin d'obtenir le transfert de puissance maximal de la source à la ligne de transmission, ou de la ligne de transmission à la charge, que ce soit une résistance, une entrée vers un autre système ou une antenne, les niveaux d'impédance doivent correspondre.

En d'autres termes, pour un système 50Ω, la source ou le générateur de signaux doit avoir une impédance de source de 50Ω, la ligne de transmission doit être en 50Ω et la charge en doit de même.



Des problèmes surviennent lorsque le courant est transféré dans la ligne de transport ou le circuit d'alimentation et qu'il se déplace vers la charge. En cas de non concordance, c'est-à-dire que l'impédance de la charge ne correspond pas à celle de la ligne de transmission, il n'est pas possible de transférer toute l'énergie.


Comme le courant ne peut pas disparaître, le courant qui n'est pas transféré dans la charge doit aller quelque part et ensuite il retourne le long de la ligne de transmission en direction de la source.



Lorsque cela se produit, les tensions et les courants des ondes réfléchies et réfléchies dans la ligne d’alimentation s’additionnent ou se soustraient à différents endroits de la ligne en fonction des phases. De cette façon, des ondes stationnaires sont mises en place.


La manière dont l'effet se produit peut être démontrée avec une longueur de corde. Si une extrémité est laissée libre et que l'autre est déplacée vers le bas, on peut voir le mouvement de la vague descendre le long de la corde. Cependant, si une extrémité est fixée, un mouvement d'ondes stationnaires est créé, et des points de vibration minimale et maximale peuvent être vus.


Lorsque la résistance de charge est inférieure à la tension d’impédance d’alimentation et aux amplitudes de courant définies. Ici, le courant total au point de charge est supérieur à celui de la ligne parfaitement adaptée, alors que la tension est inférieure.



Les valeurs de courant et de tension le long du chargeur varient le long du chargeur. Pour les petites valeurs de puissance réfléchie, la forme d'onde est presque sinusoïdale, mais pour les grandes valeurs, elle ressemble davantage à une onde sinusoïdale rectifiée. Cette forme d'onde est constituée de la tension et du courant de la puissance directe, ainsi que de la tension et du courant de la puissance réfléchie.



À une distance d'un quart de longueur d'onde de la charge, les tensions combinées atteignent une valeur maximale alors que le courant est au minimum. A une distance d'une demi-longueur d'onde de la charge, la tension et le courant sont identiques à ceux de la charge.

Une situation similaire se produit lorsque la résistance de la charge est supérieure à l'impédance de l'alimentation, mais cette fois la tension totale à la charge est supérieure à la valeur de la ligne parfaitement adaptée. La tension atteint un minimum à une distance d'un quart de longueur d'onde de la charge et le courant est à un maximum. Cependant, à une distance d'une demi-longueur d'onde de la charge, la tension et le courant sont identiques à ceux de la charge.



Ensuite, lorsqu’un circuit ouvert est placé à la fin de la ligne, le modèle d’ondes stationnaires du départ est similaire à celui du court-circuit, mais les modèles de tension et de courant sont inversés.



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6) Qu'est-ce que l'énergie réfléchie?
Lorsqu'une onde transmise atteint une limite telle que celle entre la ligne de transmission sans perte et la charge (voir la figure 1 ci-dessous), une partie de l'énergie sera transmise à la charge et une autre sera réfléchie. Le coefficient de réflexion relie les ondes entrantes et réfléchies comme suit:

Γ = V- / V + (Éq.1)

Où V- est l'onde réfléchie et V + est l'onde entrante. VSWR est lié à la magnitude du coefficient de réflexion de tension () par:

VSWR = (1 + | Γ |) / (1 - | Γ |) (Éq.2)


Figure 1. Circuit de ligne de transmission illustrant la limite de désadaptation d'impédance entre la ligne de transmission et la charge. Les réflexions se produisent à la limite désignée par Γ. L'onde incidente est V + et l'onde réfléchissante est V-.


Le VSWR peut être mesuré directement avec un compteur SWR. Un instrument de test RF tel qu'un analyseur de réseau vectoriel (VNA) peut être utilisé pour mesurer les coefficients de réflexion du port d'entrée (S11) et du port de sortie (S22). S11 et S22 sont équivalents à Γ au niveau des ports d’entrée et de sortie, respectivement. Les VNA avec modes mathématiques peuvent également calculer et afficher directement la valeur de VSWR résultante.


La perte de retour au niveau des ports d’entrée et de sortie peut être calculée à partir du coefficient de réflexion S11 ou S22, comme suit:


RLIN = 20log10 | S11 | dB (équation 3)

RLOUT = 20log10 | S22 | dB (équation 4)


Le coefficient de réflexion est calculé à partir de l'impédance caractéristique de la ligne de transmission et de l'impédance de charge comme suit:


Γ = (ZL - ZO) / (ZL ​​+ ZO) (Éq.5)


Où ZL est l'impédance de charge et ZO est l'impédance caractéristique de la ligne de transmission (Figure 1).


VSWR peut également être exprimé en termes de ZL et ZO. En substituant l'équation 5 à l'équation 2, on obtient:


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


Pour ZL> ZO, | ZL - ZO | = ZL - ZO


Donc:


VSWR = (ZL + ZO + ZL - ZO) / (ZL ​​+ ZO - ZL + ZO) = ZL / ZO. (Éq. 6)
Pour ZL <ZO, | ZL - ZO | = ZO - ZL


Donc:


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


Nous avons noté ci-dessus que VSWR est une spécification donnée sous forme de rapport par rapport à 1, à titre d'exemple 1.5: 1. Il existe deux cas particuliers de VSWR: ∞: 1 et 1: 1. Un rapport de l'infini à un se produit lorsque la charge est un circuit ouvert. Un rapport 1: 1 se produit lorsque la charge correspond parfaitement à l'impédance caractéristique de la ligne de transmission.


Le VSWR est défini à partir de l'onde stationnaire qui se forme sur la ligne de transmission même:


VSWR = | VMAX | / | VMIN | (Éq. 8)

Où VMAX est l'amplitude maximale et VMIN, l'amplitude minimale de l'onde stationnaire. Avec deux ondes superposées, le maximum se produit avec une interférence constructive entre les ondes entrantes et réfléchies. Ainsi:


VMAX = V + + V- (Éq.9)


pour une interférence constructive maximale. L'amplitude minimale se produit avec une interférence déconstructive, ou:

VMIN = V + - V- (Éq.10)


En substituant les équations 9 et 10 aux rendements de l'équation 8


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

En substituant l'équation 1 dans l'équation 11, on obtient:


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


L'équation 12 est l'équation 2 indiquée au début de cet article.


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4. Calculatrice VSWR: Comment calculer VSWR? 


La composante de tension d'une onde stationnaire dans une ligne de transmission uniforme est constituée de l'onde directe (d'amplitude Vf) superposée à l'onde réfléchie (d'amplitude Vr). Les réflexions se produisent à la suite de discontinuités, telles qu'une imperfection dans une ligne de transmission par ailleurs uniforme, ou lorsqu'une ligne de transmission se termine avec une impédance autre que caractéristique.


Si vous souhaitez déterminer les performances des antennes, le VSWR doit toujours être mesuré aux bornes d'antenne elles-mêmes plutôt qu'à la sortie de l'émetteur. En raison des pertes ohmiques dans le câblage d'émission, une illusion sera créée d'avoir un meilleur VSWR d'antenne, mais c'est uniquement parce que ces pertes amortissent l'impact d'une réflexion brusque aux bornes de l'antenne.

Étant donné que l'antenne est généralement située à une certaine distance de l'émetteur, elle nécessite une ligne d'alimentation pour transférer la puissance entre les deux. Si la ligne d'alimentation n'a pas de perte et correspond à la fois à l'impédance de sortie de l'émetteur et à l'impédance d'entrée de l'antenne, alors la puissance maximale sera fournie à l'antenne. Dans ce cas, le VSWR sera de 1: 1 et la tension et le courant seront constants sur toute la longueur de la ligne d'alimentation.


1) Calcul VSWR

La perte de retour est une mesure en dB du rapport de la puissance de l'onde incidente à celle de l'onde réfléchie, et nous la définissons comme ayant une valeur négative.


Perte de retour = 10 log (Pr / Pi) = 20 log (Er / Ei)

Par exemple, si une charge a une perte de retour de -10 dB, 1/10 de la puissance incidente est réfléchie. Plus la perte de retour est élevée, moins la puissance est réellement perdue.

La perte de non-correspondance est également d'un intérêt considérable. C'est une mesure de combien la puissance transmise est atténuée en raison de la réflexion. Il est donné par la relation suivante:


Perte de non-concordance = 10 log (1 -p2)


Par exemple, d'après le tableau n ° 1, une antenne avec un VSWR de 2: 1 aurait un coefficient de réflexion de 0.333, une perte de non-correspondance de -0.51 dB et une perte de retour de -9.54 dB (11% de la puissance de votre émetteur est réfléchie )


2) Graphique de Caculation VSWR gratuit


Voici un graphique de calcul VSWR simple. 


Rappelez-vous toujours que VSWR doit être un nombre supérieur à 1.0


ROS Coefficient de réflexion (Γ) Puissance réfléchie (%) Perte de tension
Puissance réfléchie (dB)
Perte de retour
Perte de discordance (dB)
1
0.00 0.00 0 -Infini Infinity 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


Lecture supplémentaire: VSWR dans l'antenne



Le rapport d'onde stationnaire de tension (VSWR) est une indication de la quantité de discordance entre une antenne et la ligne d'alimentation qui y est connectée. Ceci est également connu sous le nom de rapport d'onde stationnaire (SWR). La plage de valeurs pour VSWR va de 1 à ∞. 


Une valeur VSWR inférieure à 2 est considérée comme appropriée pour la plupart des applications d'antenne. L'antenne peut être décrite comme ayant une «bonne correspondance». Ainsi, quand quelqu'un dit que l'antenne est mal adaptée, cela signifie très souvent que la valeur VSWR dépasse 2 pour une fréquence d'intérêt. 


La perte de retour est une autre spécification intéressante et est traitée plus en détail dans la section Théorie de l'antenne. Une conversion couramment requise est entre la perte de retour et le VSWR, et certaines valeurs sont présentées sous forme de tableau dans le graphique, avec un graphique de ces valeurs pour référence rapide.


D'où viennent ces calculs? Eh bien, commencez par la formule pour VSWR:



Si nous inversons cette formule, nous pouvons calculer le coefficient de réflexion (ou la perte de retour, s11) à partir du VSWR:



Or, ce coefficient de réflexion est en fait défini en termes de tension. Nous voulons vraiment savoir combien de puissance est reflétée. Ce sera proportionnel au carré de la tension (V ^ 2). Par conséquent, la puissance réfléchie en pourcentage sera:



Nous pouvons convertir la puissance réfléchie en décibels simplement:



Enfin, la puissance est soit réfléchie, soit fournie à l'antenne. Le montant livré à l'antenne s'écrit () et est simplement (1- ^ 2). C'est ce qu'on appelle la perte de non-concordance. Il s'agit de la quantité de puissance perdue en raison d'un décalage d'impédance, et nous pouvons le calculer assez facilement:



Et c'est tout ce que nous avons besoin de savoir pour faire des allers-retours entre VSWR, perte s11 / retour et perte de non-concordance. J'espère que vous avez passé un moment aussi agréable que moi.


Table de conversion - dBm en dBW et W (watt)

Dans ce tableau, nous présentons comment la valeur de la puissance en dBm, dBW et Watt (W) se correspond.

Puissance (dBm)
Puissance (dBW)
Puissance ((W) watt)
100 
70 
10 MW
90 
60 
1 MW
80 
50 
100 KW
70 
40 
10 KW
60 
30 
1 KW
50 
20 
100 W
40 
10 
10 W
30  
0
1 W
20 
-10 
100 mW
10 
-20 
10 mW

-30 
1 mW
-10 
-40 
100 W
-20 
-50 
10 W
-30 
-60 
1 W
-40 
-70 
100 nW
-50 
-80 
10 nW
-60 
-90 
1 nW
-70 
-100 
100 pW
-80 
-110 
10 pW
-90 
-120 
1 pW
-100 
-130 
0.1 pW
-∞ 
-∞ 
0 W
où:
dBm = décibel-milliwatt
dBW = décibel-watt
MW = mégawatt
KW = kilowatt
W = watt
mW = milliwatt
W = microwatt
nW = nanowatt
pW = picowatt


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3) Formule VSWR

Ce programme est une applet pour calculer le rapport d'onde stationnaire de tension (VSWR).

Lors de la configuration d'un système d'antenne et d'émetteur, il est important d'éviter toute disparité d'impédance n'importe où dans le système. Tout décalage signifie qu'une certaine proportion de l'onde de sortie est réfléchie vers l'émetteur et le système devient inefficace. Des décalages peuvent se produire aux interfaces entre divers équipements, par exemple l'émetteur, le câble et l'antenne. Les antennes ont une impédance, qui est généralement de 50 ohms (lorsque l'antenne a les bonnes dimensions). En cas de réflexion, des ondes stationnaires sont produites dans le câble.


Formule VSWR et coefficient de réflexion:

Éq.1
Le coefficient de réflexion Γ est défini comme
Éq.2
Le VSWR ou rapport d'onde stationnaire de tension
Laits en poudre
Laits en poudre

La Gamma
ZL = La valeur en ohms de la charge (généralement une antenne)
Zo = l'impédance caractéristique de la ligne de transmission en ohms
Sigma

Étant donné que ρ variera de 0 à 1, les valeurs calculées pour VSWR seront de 1 à l'infini.

Valeurs calculées
entre -1 ≦ Γ ≦ 1.
Valeurs calculées
1 ou un rapport 1: 1.
Lorsque la valeur est «-1».
Signifie une réflexion à 100% et aucune puissance n'est transférée à la charge. L'onde réfléchie est déphasée de 180 degrés (inversée) avec l'onde incidente.
Avec circuit ouvert

Il s'agit d'une condition de circuit ouvert sans antenne connectée. Cela signifie que ZL est infini et que les termes Zo disparaîtront dans l'Eq.1, laissant Γ = 1 (réflexion à 100%) et ρ = 1.


Aucune puissance n'est transférée et VSWR sera infini.
Lorsque la valeur est «1».
Signifie une réflexion à 100% et aucune puissance n'est transférée à la charge. L'onde réfléchie est en phase avec l'onde incidente.
Avec court-circuit

Imaginez que l'extrémité du câble ait un court-circuit. Cela signifie que ZL est 0 et que l'Eq.1 calculera Γ = -1 et ρ = 1.


Aucune puissance n'est transférée et VSWR est infini.
Lorsque la valeur est «0».
Signifie qu'aucune réflexion ne se produit et que toute la puissance est transférée à la charge. (IDÉAL)
Avec antenne correctement adaptée.
Lorsqu'une antenne correctement adaptée est connectée, toute l'énergie est transférée à l'antenne et est convertie en rayonnement. ZL est de 50 ohms et l'Eq.1 calculera Γ comme étant zéro. Ainsi VSWR sera exactement 1.
N/A N/A Avec une antenne mal adaptée.
Lorsqu'une antenne mal adaptée est connectée, l'impédance ne sera plus de 50 ohms et une différence d'impédance se produit et une partie de l'énergie est réfléchie. La quantité d'énergie réfléchie dépend du niveau de l'inadéquation et donc VSWR sera une valeur supérieure à 1.

Lors de l'utilisation d'un câble d'impédance caractéristique incorrecte


Le câble / ligne de transmission utilisé pour connecter l'antenne à l'émetteur devra avoir l'impédance caractéristique Zo correcte. 


En règle générale, les câbles coaxiaux mesurent 50 ohms (75 ohms pour les téléviseurs et les satellites) et leurs valeurs seront imprimées sur les câbles eux-mêmes. 


La quantité d'énergie réfléchie dépend du niveau de la discordance et donc VSWR sera une valeur supérieure à 1.


Review:

Que sont les ondes stationnaires? Une charge est connectée à l'extrémité de la ligne de transmission et le signal circule le long de celle-ci et entre dans la charge. Si l'impédance de charge ne correspond pas à l'impédance de la ligne de transmission, alors une partie de l'onde progressive est réfléchie vers la source.


Lorsque la réflexion se produit, ceux-ci redescendent le long de la ligne de transmission et se combinent avec les ondes incidentes pour produire des ondes stationnaires. Il est important de noter que l'onde résultante apparaît comme stationnaire et ne se propage pas comme une onde normale et ne transfère pas d'énergie vers la charge. L'onde a des zones d'amplitude maximale et minimale appelées respectivement anti-nœuds et nœuds.


Lors de la connexion de l'antenne, si un VSWR de 1.5 est produit, l'efficacité énergétique est alors de 96%. Lorsqu'un VSWR de 3.0 est produit, l'efficacité énergétique est alors de 75%. En utilisation réelle, il n'est pas recommandé de dépasser un VSWR de 3.


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5. Comment mesurer le rapport d'ondes stationnaires - Explication de Wikipedia
De nombreuses méthodes différentes peuvent être utilisées pour mesurer le rapport des ondes stationnaires. La méthode la plus intuitive utilise une ligne à fente qui est une section de ligne de transmission avec une fente ouverte qui permet à une sonde de détecter la tension réelle en divers points le long de la ligne. 


Ainsi, les valeurs maximales et minimales peuvent être comparées directement. Cette méthode est utilisée en VHF et aux fréquences plus élevées. À des fréquences plus basses, ces lignes sont d'une longueur impraticable. Les coupleurs directionnels peuvent être utilisés en HF via des fréquences micro-ondes. 


Certains sont d'un quart d'onde ou plus longs, ce qui limite leur utilisation aux fréquences plus élevées. D'autres types de coupleurs directionnels échantillonnent le courant et la tension en un seul point du trajet de transmission et les combinent mathématiquement de manière à représenter la puissance circulant dans une direction.


Le type commun de SWR / wattmètre utilisé en mode amateur peut contenir un coupleur bidirectionnel. D'autres types utilisent un seul coupleur qui peut être tourné de 180 degrés pour échantillonner la puissance circulant dans les deux sens. Les coupleurs unidirectionnels de ce type sont disponibles pour de nombreuses gammes de fréquences et niveaux de puissance et avec des valeurs de couplage appropriées pour le compteur analogique utilisé.


Un wattmètre directionnel utilisant un élément de coupleur directionnel rotatif


La puissance directe et réfléchie mesurée par des coupleurs directionnels peut être utilisée pour calculer le SWR. Les calculs peuvent être effectués mathématiquement sous forme analogique ou numérique ou en utilisant des méthodes graphiques intégrées au compteur comme échelle supplémentaire ou en lisant à partir du point de croisement entre deux aiguilles sur le même compteur.


Les instruments de mesure ci-dessus peuvent être utilisés "en ligne", c'est-à-dire que la pleine puissance du transmetteur peut passer à travers le dispositif de mesure de manière à permettre une surveillance continue du SWR. D'autres instruments, tels que les analyseurs de réseau, les coupleurs directionnels à faible puissance et les ponts d'antenne utilisent une faible puissance pour la mesure et doivent être connectés à la place de l'émetteur. Les circuits en pont peuvent être utilisés pour mesurer directement les parties réelles et imaginaires d'une impédance de charge et pour utiliser ces valeurs pour dériver le SWR. Ces méthodes peuvent fournir plus d'informations que le SWR ou la puissance directe et réfléchie. [11] Les analyseurs d'antenne autonomes utilisent diverses méthodes de mesure et peuvent afficher le SWR et d'autres paramètres tracés par rapport à la fréquence. En utilisant des coupleurs directionnels et un pont en combinaison, il est possible de fabriquer un instrument en ligne qui lit directement en impédance complexe ou en SWR. [12] Des analyseurs d'antenne autonomes sont également disponibles pour mesurer plusieurs paramètres.


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6. Poser des questions fréquemment

1) Qu'est-ce qui cause un VSWR élevé?

Si le VSWR est trop élevé, il pourrait y avoir trop d'énergie réfléchie dans un amplificateur de puissance, ce qui endommagerait les circuits internes. Dans un système idéal, il y aurait un VSWR de 1: 1. Les causes d'un indice VSWR élevé peuvent être l'utilisation d'une charge incorrecte ou de quelque chose d'inconnu comme une ligne de transmission endommagée.


2) Comment réduisez-vous le VSWR?

Une technique pour réduire le signal réfléchi de l'entrée ou de la sortie de tout appareil consiste à placer un atténuateur avant ou après l'appareil. L'atténuateur réduit le signal réfléchi deux fois la valeur de l'atténuation, tandis que le signal émis reçoit la valeur d'atténuation nominale. (Conseils: pour souligner l'importance du VSWR et du RL pour votre réseau, envisagez une réduction des performances du VSWR de 1.3: 1 à 1.5: 1 - il s'agit d'un changement de perte de retour de 16 dB à 13 dB).


3) La perte de retour S11 est-elle?

En pratique, le paramètre le plus couramment cité en ce qui concerne les antennes est S11. S11 représente la quantité de puissance réfléchie par l'antenne, et est donc connue sous le nom de coefficient de réflexion (parfois écrit comme gamma: ou perte de retour. ... Cette puissance acceptée est soit rayonnée, soit absorbée sous forme de pertes dans l'antenne.


4) Pourquoi le VSWR est-il mesuré?

VSWR (Voltage Standing Wave Ratio), est une mesure de l'efficacité avec laquelle la puissance radiofréquence est transmise d'une source d'alimentation, via une ligne de transmission, à une charge (par exemple, d'un amplificateur de puissance via une ligne de transmission, à une antenne) . Dans un système idéal, 100% de l'énergie est transmise.


5) Comment corriger un VSWR élevé?

Si votre antenne est montée bas sur le véhicule, comme sur le pare-chocs ou derrière la cabine d'une camionnette, le signal peut rebondir vers l'antenne, provoquant un SWR élevé. Pour atténuer cela, gardez au moins les 12 pouces supérieurs de l'antenne au-dessus de la ligne de toit et positionnez l'antenne aussi haut que possible sur le véhicule.


6) Qu'est-ce qu'une bonne lecture VSWR?
La meilleure lecture possible est de 1.01: 1 (perte de retour de 46 dB), mais généralement une lecture inférieure à 1.5: 1 est acceptable. En dehors du monde parfait, un 1.2: 1 (perte de retour de 20.8 dB) est parfait dans la plupart des cas. Pour garantir une lecture précise, il est préférable de connecter le compteur à la base de l'antenne.


7) Est-ce que 1.5 SWR est bon?
Oui c'est le cas! La plage idéale est SWR 1.0-1.5. Il y a place à l'amélioration lorsque la plage est SWR 1.5 - 1.9, mais SWR dans cette plage devrait toujours fournir des performances adéquates. Parfois, en raison des installations ou des variables du véhicule, il est impossible d'obtenir un TOS inférieur à cela.


8) Comment puis-je vérifier mon SWR sans compteur?
Voici les étapes pour régler une radio CB sans compteur SWR:
1) Trouvez une zone avec des interférences limitées.
2) Assurez-vous d'avoir une radio supplémentaire.
3) Réglez les deux radios sur le même canal.
4) Parlez dans une radio et écoutez par l'autre.
5) Éloignez une radio et notez quand le son est clair.
6) Ajustez votre antenne au besoin.


9) Toutes les antennes CB doivent-elles être réglées?
Bien que le réglage de l'antenne ne soit pas nécessaire pour faire fonctionner votre système CB, il existe un certain nombre de raisons importantes pour lesquelles vous devez toujours régler une antenne: Performances améliorées - Une antenne correctement réglée fonctionnera TOUJOURS plus efficacement qu'une antenne non réglée.


10) Pourquoi mon SWR monte-t-il quand je parle?

L'une des causes les plus courantes de lectures élevées de SWR est la connexion incorrecte de votre compteur SWR à votre radio et à votre antenne. Lorsqu'elles sont mal fixées, les lectures seront signalées comme étant extrêmement élevées même si tout est parfaitement installé. Veuillez consulter cet article pour vous assurer que votre compteur SWR est correctement installé.


7. Meilleur en ligne gratuit Calculatrice VSWR en 2021

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