Коефіцієнт стоячої хвилі

Коефіцієнт стоячої хвилі - Ставлення найбільшого значення амплітуди напруженості електричного або магнітного поля стоячої хвилі в лінії передачі до найменшого [1].

Характеризує ступінь узгодження антени і фідера (також говорять про узгодження виходу передавача та фідера) і є частотнозавісімой величиною. Зворотній величина КСХ називається КБВ - коефіцієнт біжучої хвилі. Слід розрізняти величини КСВ і КСХН (коефіцієнт стоячої хвилі по напрузі): перша вираховується по потужності, друга - по амплітуді напруги і на практиці використовується частіше; в загальному випадку ці поняття еквівалентні.

Коефіцієнт стоячої хвилі по напрузі обчислюється за формулою: \ Mbox {KCBH} = \ frac {U_1 + U_2} {U_1 - U_2} ,
де U 1 і U 2 - амплітуди падаючої і відбитої хвиль відповідно.
Можна встановити зв'язок між KCBH і коефіцієнтом відбиття Г: \ Gamma = \ frac {\ mbox {KCBH} -1} {\ mbox {KCBH} +1}
Також величину коефіцієнта стоячої хвилі можна отримати з виразів для S-параметрів (див. нижче).

В ідеальному випадку КСХН = 1, це означає, що відбита хвиля відсутня. При появі відбитої хвилі КСВ зростає в прямій залежності від ступеня неузгодженості тракту і навантаження. Допустимі значення КСХН на робочій частоті або в смузі частот для різних пристроїв регламентуються в технічних умовах і ГОСТах. Зазвичай прийнятні значення коефіцієнта лежать в межах від 1,1 до 2,0.

Значення КСВ залежить від багатьох факторів, наприклад:

  • Хвильовий опір СВЧ кабелю і джерела НВЧ сигналу
  • Неоднорідності, спайки в кабелях або хвилеводах
  • Якість оброблення кабелю в СВЧ-з'єднувачах (роз'ємах)
  • Наявність перехідних з'єднувачів
  • Опір антени в точці підключення кабелю
  • Якість виготовлення і налаштування джерела сигналу і споживача (антени і ін)


Вимірюють КСХН, наприклад, за допомогою включених в тракт у протилежному напрямку двох спрямованих відгалужувачі. У космічній техніці КСХН вимірюється вбудованими в хвилеводні тракти датчиками КСВ. Сучасні аналізатори ланцюгів також мають вбудовані датчики КСХН.
При проведенні вимірювань КСХН необхідно враховувати, що загасання сигналу в кабелі приводить до похибки вимірювань. Це пояснюється тим, що як падаюча, так і відбита хвилі відчувають загасання. У таких випадки КСХН розраховується наступним чином: \ Mbox {KCBH} = \ frac {U_1 + K \ cdot U_2} {U_1 - K \ cdot U_2} ,

де К - коефіцієнт ослаблення відбитої хвилі, який обчислюється таким чином: K = 2BL ,
тут В - питомий загасання, дБ / м;
L - довжина кабелю, м;
а множник 2 враховує той факт, що сигнал зазнає ослаблення при передачі від джерела НВЧ сигналу до антени і на зворотному шляху. Так, при використанні кабелю PK50-7-15 питоме затухання на частотах Сі-Бі (близько 27 МГц) складає 0,04 дБ / м, то при довжині кабелю 40 м відбитий сигнал буде випробовувати загасання 0,04 2 40 = 3 , 2 дБ. Це призведе до того, що при реальному значенні КСХН, рівному 2,00, прилад покаже тільки 1,38; при реальному значенні 3,00 прилад покаже близько 2,08.

Погана (висока) величина КСХ (Н) навантаження призводить не тільки до погіршення ККД через зменшення надійшла в навантаження корисної потужності. Можливі й інші наслідки:

  • Вихід з ладу потужного підсилювача або транзистора, оскільки на його виході (колекторі) підсумують (в гіршому випадку) напруга вихідного сигналу і відбита хвиля, що може перевищити максимальне допустиме напруження напівпровідникового переходу.
  • Погіршення нерівномірності АЧХ тракту.
  • Збудження сполучених каскадів.

Для усунення цього можуть застосовуватися захисні вентилі або циркулятори. Але при тривалій роботі на погану навантаження, вони можуть вийти з ладу. Для малопотужних ліній передачі можуть використовуватися согласующие атенюатори.


Зв'язок КСХН з S-параметрами чотириполюсника

Коефіцієнт стоячої хвилі можна однозначно пов'язати з параметрами передачі чотириполюсника (S-параметрами):
\ Mbox {KCBH} = \ frac {1 + \ left | S_ {11} \ right |} {| 1 - \ left | S_ {11} \ right | |},
де \ Mbox {S} _ {11} - Комплексний коефіцієнт відбиття сигналу від входу вимірюваного тракту;

Аналоги КСВ в зарубіжних виданнях

  • VSWR - повний аналог КСХН
  • SWR - повний аналог КСВ

Примітки

  1. ГОСТ 18238-72. "Лінії передачі надвисоких частот. Терміни та визначення"