Definición e antecedentesNun sistema de transmisión eléctrica de radiofrecuencia (RF), a relación de onda estacionaria (SWR) é unha medida da eficiencia na que se transmite a enerxía RF desde a fonte de enerxía, a través da liña de transmisión e ata a carga. Un exemplo común é un amplificador de potencia conectado a través dunha liña de transmisión a unha antena.
SWR é, así, a relación entre as ondas transmitidas e as reflectidas. Un SWR alto indica unha eficiencia da liña de transmisión e unha enerxía reflectida deficientes, que poden danar o transmisor e diminuír a eficiencia do transmisor. Dado que SWR refírese normalmente á relación de tensión, normalmente coñécese como relación de onda estacionaria de tensión (VSWR).

VSWR e eficiencia do sistema

Nun sistema ideal o 100% da enerxía transmítese desde as fases de potencia ata a carga. Isto require unha coincidencia exacta entre a impedancia da fonte, é dicir, a impedancia característica da liña de transmisión e todos os seus conectores e a impedancia da carga. A tensión CA do sinal será a mesma de extremo a extremo xa que pasa sen interferencias.

En sistemas reais, con todo, as impedancias non coincidentes fan que parte da potencia se reflicta cara á fonte (como un eco). As reflexións provocan interferencias construtivas e destrutivas, o que leva a picos e vales na tensión en varios momentos e distancias ao longo da liña. VSWR mide estas varianzas de tensión. É a relación entre a tensión máis alta en calquera parte da liña de transmisión e a tensión máis baixa.

Dado que a tensión non varía nun sistema ideal, o seu VSWR é 1.0 ou, expresado normalmente como unha relación de 1: 1. Cando se producen reflexións, as tensións varían e o VSWR é maior, por exemplo 1.2 ou 1.2: 1.

Enerxía reflectida

Cando unha onda transmitida atinxe un límite como o que está entre a liña de transmisión sen perdas e a carga (Figura 1), transmitirase certa enerxía á carga e outra reflectirase. O coeficiente de reflexión relaciona as ondas entrantes e reflectidas como:

Γ = V- / V + (Eq1.)

Onde V- é a onda reflectida e V + é a onda entrante. VSWR está relacionado coa magnitude do coeficiente de reflexión de tensión (Γ) por:

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

VSWR pódese medir directamente cun medidor SWR. Pódese utilizar un instrumento de proba de RF como un analizador de rede vectorial (VNA) para medir os coeficientes de reflexión do porto de entrada (S11) e do porto de saída (S22). S11 e S22 son equivalentes a Γ no porto de entrada e saída, respectivamente. Os VNA con modos matemáticos tamén poden calcular e amosar directamente o valor VSWR resultante.

A perda de retorno nos portos de entrada e saída pódese calcular a partir do coeficiente de reflexión, S11 ou S22, do seguinte xeito:

RLIN = 20log10 | S11 | dB (Eq3.)

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

O coeficiente de reflexión calcúlase a partir da impedancia característica da liña de transmisión e da impedancia de carga do seguinte xeito:

Γ = (ZL - ZO) / (ZL + ZO) (Eq5.)

Onde ZL é a impedancia de carga e ZO é a impedancia característica da liña de transmisión.

VSWR tamén se pode expresar en termos de ZL e ZO. Substituíndo a ecuación 5 pola ecuación 2, obtemos:

Para ZL> ZO, | ZL - ZO | = ZL - ZO

Polo tanto:

VSWR = (ZL + ZO + ZL - ZO) / (ZL + ZO - ZL + ZO) = ZL / ZO. (Ecuación 6)

Para ZL <ZO, | ZL - ZO | = ZO - ZL

Polo tanto:

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

Máis arriba observamos que VSWR é unha especificación dada en forma de relación en relación a 1, como exemplo 1.5: 1. Hai dous casos especiais de VSWR, ∞: 1 e 1: 1. Unha proporción de infinito a un prodúcese cando a carga é un circuíto aberto. Unha relación de 1: 1 prodúcese cando a carga está perfectamente combinada coa impedancia característica da liña de transmisión.

VSWR defínese a partir da onda estacionaria que xorde na propia liña de transmisión por:

VSWR = | VMAX | / | VMIN | (Eq8.)

Onde VMAX é a amplitude máxima e VMIN é a amplitude mínima da onda estacionaria. Con dúas ondas superimpostas, o máximo prodúcese cunha interferencia construtiva entre as ondas entrantes e as reflectidas. Así:

VMAX = V + + V- (Eq9.)

Para a máxima interferencia construtiva. A amplitude mínima prodúcese con interferencias deconstrutivas ou:

VMIN = V + - V- (Eq10.)

A substitución das ecuacións 9 e 10 pola ecuación 8 produce

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

Substituíndo a ecuación 1 pola ecuación 11, obtemos:

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

Sistema de monitorización VSWR

O MAX2016 é un detector / controlador logarítmico dobre que se usa para controlar a perda de retorno VSWR / retorno dunha antena, cando está emparellado cun circulador e atenuador. O MAX2016 mostra a diferenza entre os dous detectores de potencia.

O MAX2016 combinado co potenciómetro dixital MAX5402 e o MAX1116 / MAX1117 ADC forman un completo sistema de monitorización VSWR. O potenciómetro dixital actúa como un divisor de tensión usando a saída de tensión de referencia do MAX2016. A tensión de referencia interna normalmente pode xerar 2mA de corrente. Esta tensión establece a tensión limiar para o comparador interno (pin CSETL). Pódese xerar unha alarma cando a tensión de saída cruza o limiar (pin COUTL). O MAX1116 ADC require unha subministración de 2.7V a 3.6V, mentres que o MAX1117 ADC require de 4.5V a 5.5V. O ADC tamén pode usar unha tensión de referencia externa proporcionada polo MAX2016. O ADC emparellado co microcontrolador permite un control constante do VSWR da antena.

Resumo
Na revisión, este tutorial describe SWR ou VSWR como un xeito de medir as imperfeccións e a eficiencia das liñas de transmisión. VSWR está relacionado co coeficiente de reflexión. Unha proporción máis alta mostra un desaxuste maior, mentres que a proporción 1: 1 está perfectamente igualada. Esta coincidencia ou desaxuste xorde da amplitude máxima e mínima da onda estacionaria. O SWR está relacionado coa relación entre a enerxía transmitida e a reflectida. O MAX2016 móstrase como un exemplo de como crear un sistema para controlar a antena VSWR.

Tamén pode gusta:

Como calcular VSWR

Que é VSWR: Ratio de onda permanente de tensión

Que é VSWR e perda de retorno?

prev:Como escoller unha gravadora de audio dixital portátil

seguinte:Como escoller o conector correspondente para o cable de alimentación