VSWRとは何ですか？

概要

VSWR（として知られている 電圧定在波比）は、高周波電力が電源から伝送ラインを介して負荷に（たとえば、 パワーアンプ 伝送ラインを介して アンテナ).

定在波は、伝送ライン/フィーダーを使用するすべてのシステムにとって重要な値です。 VSWRの測定, 電圧定在波比は重要です.

定在波は、給電線/送電線を見る際の重要な問題であり、定在波比またはより一般的には電圧定在波比であるVSWRは、給電線上の定在波のレベルの測定値です。

定在波は、負荷に受け入れられず、伝送ラインまたはフィーダに沿って反射される電力を表します。

定在波とVSWRは非常に重要ですが、多くの場合、VSWRの理論と計算により、実際に何が起こっているのかが見えなくなります。 幸いなことに、VSWR理論を深く掘り下げることなく、トピックの適切なビューを取得できます。

スタン定型波の基本
伝送ラインを含むシステムを見るとき、ソース、伝送ライン/フィーダー、および負荷はすべて特性インピーダンスを持っていることを理解する必要があります。 50ΩはRFアプリケーションの非常に一般的な標準ですが、システムによっては他のインピーダンスがときどき見られる場合があります。

ソースから伝送ライン、または伝送ラインから負荷への最大電力伝達を取得するには、抵抗、別のシステムへの入力、または アンテナ、インピーダンスレベルが一致している必要があります。

言い換えると、50Ωシステムの場合、ソースまたは信号発生器のソースインピーダンスは50Ωでなければならず、伝送ラインは50Ωでなければならず、したがって負荷も同じでなければなりません。

最大の電力伝送には、整合したフィーダーと負荷が必要です

電力が送電線またはフィーダに転送され、負荷に向かって移動するときに問題が発生します。 不一致がある場合、つまり負荷インピーダンスが伝送ラインのインピーダンスと一致しない場合、すべての電力を伝送することはできません。

電力を消滅させることはできないので、負荷に伝達されない電力はどこかに行かなければならず、そこで送電線に沿って元に戻ります。

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これが発生すると、フィーダー内の前方波と反射波の電圧と電流は、位相に従ってフィーダーに沿った異なるポイントで加算または減算されます。 このようにして、定在波が設定されます。

効果が発生する方法は、ロープの長さで示すことができます。 片方の端を空けて、もう一方の端を上下に動かすと、波の動きがロープに沿って下に動くことがわかります。 ただし、一方の端が固定されている場合、定在波の動きが設定され、最小および最大振動のポイントが見られます。

負荷抵抗がフィーダのインピーダンスよりも低い場合、電圧と電流の大きさが設定されます。 ここで、負荷点での合計電流は完全に一致したラインの合計電流よりも高くなりますが、電圧は低くなります。

フィーダーインピーダンスよりも低い負荷での小さなインピーダンスミスマッチの電圧と電流の定在波パターン

関連項目： VSWR計算ツール

フィーダーに沿った電流と電圧の値は、フィーダーに沿って変化します。 反射電力の値が小さい場合、波形はほぼ正弦波になりますが、値が大きい場合は、全波整流正弦波のようになります。 この波形は、順方向電力からの電圧と電流、および反射電力からの電圧と電流で構成されます。

電圧と電流の定在波パターンs短絡フィーダー終端

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負荷から波長の4分の1の距離で、電流が最小である間、結合された電圧は最大値に達します。 負荷から波長の半分の距離では、電圧と電流は負荷と同じです。

負荷抵抗がフィーダインピーダンスよりも大きい場合も同様の状況が発生しますが、今回は負荷での合計電圧が完全に一致したラインの値よりも高くなります。 電圧は、負荷から波長の4分の1の距離で最小になり、電流は最大になります。 ただし、負荷から半波長の距離では、電圧と電流は負荷と同じです。

負荷変動との小さなインピーダンス不整合のための電圧と電流の定在波パターンフィーダーインピーダンスよりも彼女

 関連項目： VSWR（SWR）の計算

次に、回線の終端に開回路がある場合、フィーダの定在波パターンは短絡回路のパターンと似ていますが、電圧と電流のパターンが逆になります。

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VSWR定義
VSWRの定義は、すべての計算と式の基礎となります。

VSWR定義：
電圧定在波比VSWRは、無損失ラインの最大電圧と最小電圧の比として定義されます。

結果の比率は通常、比率として表されます。たとえば、2：1、5：1などです。完全一致は1：1であり、完全な不一致、つまり短絡または開回路は∞：1です。

実際には、フィーダーまたは伝送ラインに損失があります。 VSWRを測定するために、システムのその時点で順方向および逆方向の電力が検出され、VSWRの数値に変換されます。 このように、VSWRは特定のポイントで測定され、電圧の最大値と最小値はラインの長さに沿って決定する必要はありません。

VSWRとSWR
VSWRおよびSWRという用語は、RFシステムの定在波に関する文献でよく見られ、多くの人がその違いについて質問しています。

SWR：   SWRは、定在波比を表します。 これは、ラインに現れる電圧と電流の定在波を表します。 これは、電流と電圧の両方の定在波の一般的な説明です。 通常、定在波比の検出に使用されるメーターと組み合わせて使用​​されます。 電流と電圧の両方が、所定のミスマッチに対して同じ比率で上昇および下降します。

VSWR：VSWRまたは電圧定在波比は、フィーダーまたは送電線に設定される電圧定在波に特に適用されます。 電圧定在波の検出が容易であり、多くの場合、デバイスの故障に関して電圧がより重要であるため、VSWRという用語は、特にRF設計領域内でよく使用されます。

パワー定在波という用語も時々見られます。 ただし、これは完全な誤りであり、前方電力と反射電力は一定であり（フィーダの損失がないと仮定）、電力は、前方要素と反射要素の合計である電圧と電流の定在波形と同じように上下しません。

分解能 VSWRメーター トランで使用スミッター

VSWRがパフォーマンスに与える影響
VSWRがパフォーマンスに影響を与える方法はいくつかあります。 トランスミッタ システム、またはRFと整合インピーダンスを使用するシステム。

VSWRという用語が通常使用されますが、電圧と電流の両方の定在波が問題を引き起こす可能性があります。 影響の一部を以下に詳しく説明します。

送信機のパワーアンプが損傷する可能性があります：   定在波の結果としてフィーダーで見られる電圧と電流のレベルの増加は、出力を損傷する可能性があります TRA抵抗 送信機の。 半導体デバイスは、指定された制限内で動作させると非常に信頼性が高くなりますが、デバイスが制限範囲外で動作すると、フィーダーの電圧と電流の定在波が壊滅的な損傷を引き起こす可能性があります。

PA保護は出力電力を低減します：   高いSWRレベルがパワーアンプに損傷を与えるという非常に現実的な危険性を考慮して、多くのトランスミッターには、SWRが上昇するにつれてトランスミッターからの出力を減らす保護回路が組み込まれています。 これは、フィーダーとアンテナの整合性が悪いと、SWRが高くなり、出力が低下するため、送信電力が大幅に失われることを意味します。

高電圧および高電流レベルはフィーダーを損傷する可能性があります：   高い定在波比によって引き起こされる高電圧および高電流レベルは、給電線に損傷を与える可能性があります。 ほとんどの場合、フィーダは制限内で適切に動作し、電圧と電流のXNUMX倍に対応できるはずですが、損傷が発生する可能性がある状況があります。 現在の最大値は、使用されるプラスチックを変形または溶融する可能性のある過剰な局所加熱を引き起こす可能性があり、高電圧は、状況によってはアーク放電を引き起こすことが知られています。

反射による遅延は歪みを引き起こす可能性があります。   信号がミスマッチによって反射されると、信号はソースに向かって反射され、アンテナに向かって再び反射されます。 フィーダーに沿った信号の伝送時間のXNUMX倍に等しい遅延が導入されます。 データが送信されている場合、これはシンボル間干渉を引き起こす可能性があり、アナログテレビが送信されている別の例では、「ゴースト」画像が表示されました。

完全一致システムと比較した信号の減少：   興味深いことに、不十分なVSWRによって引き起こされる信号レベルの損失は、一部の人が想像するほど大きくはありません。 負荷によって反射された信号はすべて送信機に反射され、送信機でのマッチングにより信号をアンテナに再び反射できるため、発生する損失は基本的にフィーダーによって発生する損失です。 目安として、30MHzで約1.5dBの損失がある30メートルの長さの同軸ケーブルは、VSWRで動作するアンテナが、完全に一致するアンテナと比較して、この周波数で1dBをわずかに超える損失しか与えないことを意味します。

定在波比は、あらゆるフィーダーシステムにとって重要なパラメーターです。 電流定在波と電圧定在波の両方が設定されていますが、検出と測定が容易であるという事実の結果として、電圧定在波比がより広く議論されることがよくあります。

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