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FMUSER의 VSWR에 대한 완전한 가이드 [2022년 업데이트]

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


안테나 이론에서 VSWR은 전압 정재파 비율의 약어입니다. 

VSWR은 피더 라인의 정상파 수준을 측정한 것으로 SWR(정재파 비율)이라고도 합니다. 

우리는 정재파 비율을 설명하는 정상파가 안테나에 대한 RF 기술 연구를 수행할 때 엔지니어가 고려해야 할 매우 중요한 요소라는 것을 알고 있습니다.


정상파와 VSWR이 매우 중요하기는 하지만 종종 VSWR 이론과 계산은 실제로 일어나는 일의 관점을 가릴 수 있습니다. 다행스럽게도 VSWR 이론을 너무 깊이 파고들지 않고도 주제에 대한 좋은 견해를 얻을 수 있습니다.


그러나 실제로 VSWR은 무엇이며 방송에 대한 의미는 무엇입니까? 이 블로그는 VSWR이 무엇인지, 어떻게 작동하는지, VSWR에 대해 알아야 할 모든 것을 포함하여 VSWR에 대한 가장 완벽한 가이드입니다. 

계속 탐색하자!

공유 배려 있습니다!


1. VSWR이란 무엇입니까? 전압 정상파 비율 기본 사항


1) VSWR 소개 


-VSWR 정의

VSWR은 무엇입니까? 간단히 말해서 VSWR은 전송된 전압과 반사된 전압 정상파 사이의 비율로 정의됩니다. 고주파 (RF) 전기 전송 시스템. 


- VSWR의 약자

VSWR 의 약어 전압 정재파 비율, 그것은 때때로 "viswar"로 발음됩니다.


- 어떻게 VSWR 작품

VSWR은 RF 전력이 전원에서 얼마나 효율적으로 전송되는지에 대한 측정으로 간주됩니다.d 다음 간다 전송 라인을 통해, 그리고 마지막으로 간다 부하에.


- 방송에서의 VSWR

VSWR is RF를 전달하는 모든 것에 대한 효율성 척도로 사용되는 전송 라인, 전기 케이블, 심지어는 공중 신호까지 포함합니다. 일반적인 예는 전송 라인을 통해 안테나에 연결된 전력 증폭기입니다. 그렇기 때문에 VSWR을 무손실 라인의 최대 전압 대 최소 전압 비율로 생각할 수도 있습니다.


2) 주요 내용 FVSWR의 기능?

VSWR은 다음과 같은 다양한 애플리케이션에서 널리 사용됩니다. 안테나, 통신, 전자레인지, 무선 주파수(RF), 기타 


다음은 설명이 포함된 몇 가지 주요 응용 프로그램입니다.


VSWR의 응용 VSWR의 주요 기능 
송신 안테나
전압 정재파 비율 (VSWR)은 앤티nna 그리고 그것에 연결되는 공급 라인. 이를 정재파 비 (SWR)라고도합니다. VSWR 값의 범위는 1 ~ ∞입니다. 2 미만의 VSWR 값은 대부분의 안테나 애플리케이션에 적합한 것으로 간주됩니다. 안테나는 "Good Match"를 갖는 것으로 설명 할 수 있습니다. 따라서 누군가 안테나가 잘못 일치한다고 말하면 관심 주파수에 대해 VSWR 값이 2를 초과하는 경우가 많습니다.
전기 통신 통신에서 정재파 비율 (SWR)은 전기 전송 라인에서 인접 노드 (최소)의 진폭에 대한 반 노드 (최대)의 부분 정재파 진폭의 비율입니다. 
마이크로파
마이크로파 전송 라인 및 회로와 관련된 일반적인 성능 측정은 VSWR, 반사 계수 및 돌아오다n 손실, 뿐만 아니라 전송 계수 및 삽입 손실. 이들은 모두 산란 매개변수를 사용하여 표현될 수 있으며, 보다 일반적으로 S-파라미터라고 합니다.
RF 전압 정재파 비율 (VSWR)은 무선 주파수 (RF) 전기 전송에서 전송 및 반사 된 전압 정재파 사이의 비율로 정의됩니다. sys. RF 전력이 전력 원에서 전송 라인을 통해 부하로 얼마나 효율적으로 전송되는지 측정합니다.


3) Technician Jimmy에게 VSWR 표현하는 법 배우기



다음은 RF 기술자 Jimmy가 제공하는 기본적인 단순화된 RF 지식 목록입니다. 하자더 많이 벌다 약 다음을 통한 VSWR 내용 : 


- 전압을 이용한 VSWR 표현


정의에 따라 VSWR은 소스와 부하 사이에서 가장 높은 전압 (정재파의 최대 진폭) 대 가장 낮은 전압 (정재파의 최소 진폭)의 비율입니다.


VSWR = | V (최대) | / | V (분) |

V (max) = 정상파의 최대 진폭
V (min) = 정상파의 최소 진폭


- 임피던스를 이용한 VSWR 표현


정의에 따라 VSWR은 부하 임피던스와 소스 임피던스의 비율입니다.

VSWR = ZL / Zo

ZL = 부하 임피던스
Zo = 소스 임피던스

VSWR의 이상적인 가치는 무엇입니까?
이상적인 VSWR의 값은 1 : 1이거나 간단히 1로 표현됩니다.이 경우 부하에서 소스로의 반사 전력은 XNUMX입니다.


- 반사와 순방향 전력을 이용한 VSWR 표현


정의에 따르면 VSWR은 다음과 같습니다.

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

여기서

Pr = 반사 전력
Pf = 순방향 전력


3) VSWR에 관심을 가져야 하는 이유는 무엇입니까? 중요한 이유는 무엇입니까?


VSWR의 정의는 모든 VSWR 계산 및 공식의 기초를 제공합니다. 


연결된 라인에서 임피던스 불일치로 인해 반사가 발생할 수 있습니다. 이는 소리가 들리는 대로 반사되어 잘못된 방향으로 가는 파동입니다. 


주된 이유: 모든 에너지는 라인 끝에서 (예를 들어 개방 또는 단락 회로에 의해) 반사되고 아무 것도 흡수되지 않아 라인에 완벽한 "정재파"가 생성됩니다. 


반대파의 결과는 정상파입니다. 이것은 안테나가 수신하고 방송하는 데 사용할 수 있는 전력을 감소시킵니다. 송신기를 태울 수도 있습니다. 


VSWR의 값은 부하에서 소스로 반사 된 전력을 나타냅니다. 전송 라인 (일반적으로 동축 케이블)을 통해 소스 (일반적으로 고주파 증폭기)에서 부하 (일반적으로 안테나)로 손실되는 전력의 양을 설명하는 데 자주 사용됩니다.


이것은 나쁜 상황입니다. 너무 높은 에너지로 인해 송신기가 타 버립니다.


사실, 방사되어야 하는 전력이 최대 강도로 송신기로 다시 들어올 때 일반적으로 그곳의 전자 장치를 태워버릴 것입니다.

이해하기 어렵다? 다음은 도움이 될 수있는 예입니다.

해안을 향해 이동하는 바다 웨이브 트레인은 해변을 향해 에너지를 운반합니다. 완만하게 경사진 해변에 도달하면 모든 에너지가 흡수되고 바다로 되돌아가는 파도가 없습니다. 


경사진 해변 대신 수직 방파제가 있는 경우 들어오는 파도열이 완전히 반사되어 벽에 에너지가 흡수되지 않습니다. 




이 경우 들어오고 나가는 파동 사이의 간섭은 전혀 이동하는 것처럼 보이지 않는 "정재파"를 생성합니다. 봉우리는 동일한 공간 위치에 유지되고 위아래로 이동합니다.

라디오 또는 레이더 전송 라인에서도 동일한 현상이 발생합니다. 


이 경우 라인의 파동(전압 및 전류 모두)이 한 방향으로 이동하여 원하는 부하에 에너지를 저장하기를 원합니다. 이 경우에는 방사될 안테나일 수 있습니다. 


모든 에너지가 라인의 끝에서 반사되면 (예 : 개방 또는 단락에 의해) 흡수되지 않고 라인에 완벽한 "정재파"를 생성합니다. 



반사파를 일으키는 데 개방 또는 단락 회로가 필요하지 않습니다. 필요한 것은 라인과 부하 사이의 임피던스 불일치입니다. 


반사파가 전방파만큼 강하지 않으면 일부 "정재파" 패턴이 관찰되지만 null은 완벽한 반사(또는 완전한 불일치)만큼 깊거나 피크가 높지 않습니다.


2. SWR이란 무엇입니까?


1) SWR 정의


Wikipedia에 따르면, 정재파 비율 (SWR)은 다음과 같이 정의됩니다.


''무선 엔지니어링 및 통신에서 전송 라인 또는 도파관의 특성 임피던스에 대한 부하의 임피던스 매칭 측정. 따라서 SWR은 투과 파와 반사파 사이의 비율 또는 정상파의 최대 진폭과 최소 진폭 사이의 비율이며 SWR은 일반적으로 VSWR이라고하는 전압 비율로 정의됩니다.


높은 SWR은 전송선 효율이 좋지 않고 반사 에너지가 송신기를 손상시키고 송신기 효율을 감소시킬 수 있음을 나타냅니다. 


SWR은 일반적으로 전압 비율을 나타내므로 일반적으로 VSWR(전압 정재파 비율)이라고 합니다.


2) VSWR이 송신기 시스템의 성능에 어떤 영향을 미칩니 까? 


VSWR이 송신기 시스템의 성능 또는 RF 및 일치 임피던스를 사용할 수있는 모든 시스템에 영향을주는 몇 가지 방법이 있습니다.

VSWR이라는 용어가 일반적으로 사용되지만 전압 및 전류 정재파 모두 문제를 일으킬 수 있습니다. 영향 중 일부는 다음과 같습니다.

-송신기 전력 증폭기가 손상될 수 있음


정상파의 결과로 피더에서 볼 수있는 전압 및 전류 레벨이 증가하면 송신기의 출력 트랜지스터가 손상 될 수 있습니다. 반도체 장치는 지정된 한계 내에서 작동하는 경우 매우 신뢰할 수 있지만 피더의 전압 및 전류 정재파는 장치가 한계를 벗어나 작동 할 경우 치명적인 손상을 일으킬 수 있습니다.

-PA 보호로 출력 전력 감소


높은 SWR 레벨이 전력 증폭기의 손상을 유발할 수있는 실질적인 위험을 고려하여 많은 송신기에는 보호 회로가 내장되어있어 SWR이 증가함에 따라 송신기의 출력을 줄입니다. 이는 피더와 안테나 사이의 불일치로 인해 SWR이 높아 출력이 감소하여 전송 전력이 크게 손실됨을 의미합니다.

- 고전압 및 전류 수준은 피더를 손상시킬 수 있습니다.


높은 정재파 비로 인한 고전압 및 전류 레벨은 피더에 손상을 줄 수 있습니다. 대부분의 경우 피더가 한계 내에서 제대로 작동하고 전압과 전류의 배가를 수용 할 수 있어야하지만 손상이 발생할 수있는 상황이 있습니다. 최대 전류는 과도한 국소 가열을 일으켜 사용 된 플라스틱을 변형 시키거나 녹일 수 있으며 고전압은 일부 상황에서 아크를 유발하는 것으로 알려져 있습니다.



- 반사로 인한 지연으로 인해 왜곡이 발생할 수 있습니다.   


신호가 불일치로 인해 반사되면 소스 쪽으로 다시 반사된 다음 안테나 쪽으로 다시 반사될 수 있습니다. 


피더를 따라 신호 전송 시간의 두 배와 동일한 지연이 도입됩니다. 


데이터가 전송되는 경우 기호 간 간섭이 발생할 수 있으며 아날로그 텔레비전이 전송되는 다른 예에서는 "고스트" 이미지가 나타났습니다.


흥미롭게도 열악한 VSWR로 인한 신호 레벨 손실은 일부 사람들이 상상하는 것만큼 크지 않습니다. 


부하에 의해 반사된 모든 신호는 송신기로 다시 반사되고 송신기에서 일치하면 신호가 안테나로 다시 반사될 수 있으므로 발생하는 손실은 근본적으로 피더에서 발생하는 손실입니다. 


안테나 효율성에서 측정해야 할 다른 중요한 비트가 있습니다. 반사 계수, 불일치 손실, 반사 손실 등을 들 수 있습니다. VSWR은 안테나 이론의 만능은 아니지만 중요합니다.



3) VSWR 대 SWR 대 PSWR 대 ISWR

VSWR 및 SWR이라는 용어는 RF 시스템의 정재파에 대한 문헌에서 종종 볼 수 있으며 많은 사람들이 그 차이에 대해 묻습니다.


-VSWR

VSWR 또는 전압 정재파 비율은 특히 피더 또는 전송 라인에 설정된 전압 정재파에 적용됩니다. 


전압 정상파를 감지하는 것이 더 쉽고 많은 경우 전압이 장치 고장의 관점에서 더 중요하기 때문에 VSWR이라는 용어는 특히 RF 설계 영역에서 자주 사용됩니다.


-SWR

SWR은 정상파 비율을 나타냅니다. 동축 케이블과 같은 전송선로에서 전자기장(EM field)의 불균일성을 수학적으로 표현한 것으로 볼 수 있습니다. 


일반적으로 SWR은 최대 RF(무선 주파수) 전압과 라인을 따른 최소 RF 전압의 비율로 정의됩니다. 정재파 비율(SWR)에는 세 가지 기능이 있습니다.


SWR에는 다음과 같은 기능이 있습니다.

● 라인에 나타나는 전압 및 전류 정재파를 설명합니다. 

● 그것 전류 및 전압 정재파에 대한 일반적인 설명입니다. 

● 그것 정재파 비율을 감지하는 데 사용되는 미터와 관련하여 자주 사용됩니다. 

주의 사항 : 주어진 불일치에 대해 전류와 전압 모두 동일한 비율로 상승 및 하강합니다.


높은 SWR은 전송선 효율이 낮고 반사 된 에너지를 나타내며 송신기를 손상시키고 송신기 효율을 떨어 뜨릴 수 있습니다. SWR은 일반적으로 전압 비율을 나타내므로 일반적으로 전압 정재파 비율 (VSWR)이라고합니다.


● PSWR (전력 정재파 비율) :

때때로 볼 수있는 전력 정재파 비율이라는 용어는 VSWR의 제곱으로 정의됩니다. 그러나 이것은 순방향 및 반사 전력이 일정하고 (피더 손실이 없다고 가정) 전력이 순방향 및 반사 요소의 합인 전압 및 전류 정상 파형과 동일한 방식으로 상승 및 하강하지 않기 때문에 완전한 오류입니다.


● ISWR (현재 정재파 비율) :

SWR은 라인의 최소 RF 전류에 대한 최대 RF 전류의 비율 (전류 정재파 비율 또는 ISWR)로 정의 할 수도 있습니다. 가장 실용적인 목적을 위해 ISWR은 VSWR과 동일합니다.


어떤 사람들은 기본 형태로 SWR과 VSWR에 대한 이해를 완벽한 1 : 1이라고합니다. SWR은 라인에 가하는 모든 전력이 안테나 밖으로 밀려 나가는 것을 의미합니다. SWR이 1 : 1이 아니면 필요한 것보다 더 많은 전력을 공급하고 그 전력의 일부가 송신기를 향한 라인으로 다시 반사 된 다음 충돌을 일으켜 신호가 깨끗하지 않고 맑은.


그러나 VSWR과 SWR의 차이점은 무엇입니까? SWR (정재파 비율)은 개념, 즉 정상파 비율입니다. VSWR은 실제로 전압을 측정하여 SWR을 결정하여 측정하는 방법입니다. 전류 또는 전력 (ISWR 및 PSWR)을 측정하여 SWR을 측정 할 수도 있습니다. 그러나 대부분의 의도와 목적을 위해 누군가 SWR이라고 말하면 VSWR을 의미하며 일반적인 대화에서 서로 바꿔 사용할 수 있습니다.


얼마나 많은 전력이 안테나로 전달되는지와 반사되는 정도와 (대부분의 경우) 전력이 안테나로 밀려나는 비율과 관련이 있다는 생각을 이해하는 것 같습니다. 그러나 "필요한 것보다 더 많은 힘을 내고있다"와 "그러면 신호가 깨끗하지 않게 만드는 충돌을 일으킨다"라는 문구는 올바르지 않습니다.


VSWR 대 반사 전력


더 높은 SWR의 경우 일부 또는 많은 전력이 단순히 송신기로 다시 반사됩니다. 그것은 깨끗한 신호와는 아무런 관련이 없으며 송신기를 소손으로부터 보호하는 모든 것과 관련이 있으며 SWR은 당신이 펌핑하는 전력량에 관계없이 작동합니다. 이는 단순히 주파수에서 안테나 시스템이 라디에이터만큼 효율적이지 않음을 의미합니다. 물론 주파수에서 전송하려는 경우 안테나가 가능한 가장 낮은 SWR을 갖는 것이 좋습니다 (보통 2 : 1 미만은 낮은 대역에서 그렇게 나쁘지 않고 1.5 : 1이 높은 대역에서 좋습니다). , 그러나 많은 다중 대역 안테나는 일부 대역에서 10 : 1 일 수 있으며 적절하게 작동 할 수 있습니다.



4) VSWR 및 시스템 효율성
이상적인 시스템에서는 100 %의 에너지가 전력 단계에서 부하로 전달됩니다. 이를 위해서는 소스 임피던스 (전송 라인 및 모든 커넥터의 특성 임피던스)와 부하 임피던스 간의 정확한 일치가 필요합니다. 신호의 AC 전압은 간섭없이 통과하므로 끝에서 끝까지 동일합니다.


VSWR 대 반사 전력 %


실제 시스템에서 임피던스가 일치하지 않으면 일부 전력이 소스쪽으로 다시 반사됩니다 (예 : 에코). 이러한 반사는 건설적이고 파괴적인 간섭을 일으켜 전송 라인을 따라 시간과 거리에 따라 달라지는 전압의 피크와 밸리로 이어집니다. VSWR은 이러한 전압 변동을 정량화하므로 전압 정재파 비율에 대해 일반적으로 사용되는 또 다른 정의는 전송 라인의 모든 지점에서 가장 높은 전압과 가장 낮은 전압의 비율이라는 것입니다.


이상적인 시스템의 경우 전압이 변하지 않습니다. 따라서 VSWR은 1.0 (또는 일반적으로 1 : 1 비율로 표시됨)입니다. 반사가 발생하면 전압이 변하고 VSWR이 더 높아집니다 (예 : 1.2 (또는 1.2 : 1)). 증가 된 VSWR은 감소 된 전송 라인 (따라서 전체 송신기) 효율성과 관련이 있습니다.


전송선의 효율성은 다음과 같이 증가합니다.
1. 전압 및 역률 증가
2. 전압 증가 및 역률 감소
3. 전압 및 역률 감소
4. 전압 감소 및 역률 증가

라인에서 부하 또는 안테나로 전력을 전달하는 효과를 설명하는 네 가지 수량이 있습니다. VSWR, 반사 계수, 불일치 손실 및 반사 손실입니다. 


지금은 그 의미에 대한 느낌을 얻기 위해 다음 그림에서 그래픽으로 보여줍니다. 세 가지 조건 : 


● 일치하는 부하에 연결된 라인;
● 일치하지 않는 짧은 모노폴 안테나에 연결된 라인 (안테나 입력 임피던스는 20 옴의 전송 라인 임피던스에 비해 80 – j50 옴입니다).
● 안테나가 연결되어야하는 끝에서 선이 열려 있습니다.




녹색 곡선 -끝에 50 옴 부하가 일치하는 50 옴 라인의 정상파

다음과 같은 매개 변수와 숫자 값으로 :

매개 변수  수치
부하 임피던스
50의 ohms 
반사 계수

VSWR
1
불일치 손실
0 dB
반환 손실
– ∞dB

고시 : [이것은 완벽합니다. 정재파 없음; 모든 전력은 안테나 / 부하로 들어갑니다.]


파란색 곡선 -50 옴 라인에서 짧은 모노폴 안테나로의 정재파

다음과 같은 매개 변수와 숫자 값으로 :

매개 변수  수치
부하 임피던스
20 – j80 옴
반사 계수 0.3805 – j0.7080
반사 계수의 절대 값
0.8038
VSWR
9.2
불일치 손실
-4.5dB
반환 손실
-1.9 dB

고시 : [너무 좋지 않습니다. 부하 또는 안테나로의 전력이 사용 가능한 다운 라인에서 –4.5dB 감소]


레드 커브 -왼쪽 끝 (안테나 단자)에 개방 회로가있는 정상파

다음과 같은 매개 변수와 숫자 값으로 :

매개 변수  수치
부하 임피던스

반사 계수

VSWR

불일치 손실
-0dB
반환 손실
0 dB

주의 : [이것은 매우 나쁘다 : 라인 끝을 지나서 전력이 전송되지 않음]


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3. SWR의 중요한 매개 변수 표시기


1) 전송선과 SWR

AC 전류를 전달하는 모든 도체는 풍경 전체에 AC 유틸리티 전력을 분배하는 오버 헤드 거인처럼 전송선으로 취급 될 수 있습니다. 모든 다른 형태의 전송 라인을 통합하는 것은이 기사의 범위를 상당히 벗어나므로 논의를 약 1MHz에서 1GHz의 주파수와 두 가지 일반적인 라인 유형 인 동축 (또는 "동축")으로 제한 할 것입니다. 그림 1과 같이 병렬 도체 (일명, 오픈 와이어, 윈도우 라인, 래더 라인 또는 트윈 리드)가 있습니다.



Explanatinon : 동축 케이블 (A)은 절연 플라스틱 또는 공기 유전체로 둘러싸인 단선 또는 연선 중심 도체와 단선 또는 직조 와이어 브레이드 인 관형 차폐로 구성됩니다. 도체를 보호하기 위해 플라스틱 재킷이 실드를 둘러싸고 있습니다. 트윈 리드 (B)는 한 쌍의 평행 한 단선 또는 연선으로 구성됩니다. 와이어는 성형 플라스틱 (윈도우 라인, 트윈 리드) 또는 세라믹 또는 플라스틱 절연체 (사다리 라인)로 제자리에 고정됩니다.



전류는 전도체의 표면을 따라 반대 방향으로 흐릅니다 (“피부 효과”의 사이드 바 참조). 놀랍게도 라인을 따라 흐르는 RF 에너지는 전류가있는 도체에서 실제로 흐르지 않습니다. 그것은 도체 사이와 주변 공간에서 전자기 (EM) 파동으로 이동합니다. 


그림 1은 동축 및 트윈 리드에서 필드가있는 위치를 나타냅니다. 동축의 경우 필드는 중앙 도체와 차폐 사이의 유전체 내에 완전히 포함됩니다. 그러나 트윈 리드의 경우 필드가 도체 주변과 사이에서 가장 강하지 만 주변 차폐가 없으면 필드의 일부가 라인 주변 공간으로 확장됩니다.


이것이 동축 케이블이 널리 사용되는 이유입니다. 내부 신호가 라인 외부의 신호 및 도체와 상호 작용할 수 없습니다. 반면에 트윈 리드는 다른 피드 라인 및 모든 종류의 금속 표면에서 멀리 떨어져 있어야합니다 (몇 줄의 폭이면 충분 함). 트윈 리드를 사용하는 이유는 무엇입니까? 일반적으로 동축보다 손실이 적으므로 신호 손실이 중요한 고려 사항 인 경우 더 나은 선택입니다.



초보자를위한 전송선 튜토리얼 (출처 : AT & T)



스킨 효과 란?
약 1kHz 이상에서 AC 전류는 도체 표면을 따라 점점 더 얇은 층으로 흐릅니다. 이것이 피부 효과. 도체 내부의 와전류가 전류를 도체의 외부 표면으로 밀어내는 자기장을 생성하기 때문에 발생합니다. 구리에서 1MHz에서 대부분의 전류는 도체의 바깥 쪽 0.1mm로 제한되고 1GHz로 전류는 몇 µm 두께의 층으로 압착됩니다.



2) 반사 및 투과 계수


반사 계수는 불일치에서 반사 된 입사 신호의 비율입니다. 반사 계수는 ρ 또는 Γ로 표시되지만 이러한 기호는 VSWR을 나타내는데도 사용할 수 있습니다. VSWR과 직접 관련이 있습니다.




 | Γ | = (VSWR-1) / (VSWR + 1) (A)

그림 이것은 부하 임피던스에 의해 다시 반사되는 신호의 비율이며 때로는 백분율로 표시됩니다.


완벽한 일치를 위해 신호는 부하에 의해 반사되지 않으므로 (즉, 완전히 흡수됨) 반사 계수는 XNUMX입니다. 


개방 또는 단락의 경우 전체 신호가 다시 반사되므로 두 경우 모두 반사 계수는 1입니다.이 논의는 반사 계수의 크기 만 다룹니다.  


Γ는 또한 단락과 개방 회로 및 그 사이의 모든 상태를 구별하는 관련 위상 각을 가지고 있습니다. 


예를 들어, 개방 회로로부터의 반사는 입사 파와 반사파 사이에 0도 위상 각을 생성합니다. 이는 반사 된 신호가 개방 회로 위치에서 들어오는 신호와 함께 위상을 더한다는 것을 의미합니다. 즉, 정상파의 진폭은 들어오는 파의 두 배입니다. 


대조적으로, 단락은 입사 신호와 반사 신호 사이에 180도 위상 각을 생성합니다. 즉, 반사 신호가 들어오는 신호와 위상이 반대이므로 진폭이 차감되어 1이됩니다. 이것은 그림 XNUMXa와 b에서 볼 수 있습니다.

반사 계수가 회로 또는 전송 라인의 임피던스 불일치에서 반사 된 입사 신호의 비율 인 경우 전송 계수는 출력에 나타나는 입사 신호의 비율입니다. 


반사되는 신호와 내부 회로 상호 작용의 기능입니다. 또한 해당 진폭과 위상도 있습니다.




3) 반사 손실 및 삽입 손실이란 무엇입니까?

반사 손실은 데시벨 (dB)로 표시되는 입력 신호의 전력 레벨에 대한 반사 신호의 전력 레벨의 비율입니다. 즉,

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

그림 2. 무손실 회로 또는 전송 라인의 반사 손실 및 삽입 손실.

그림 2에서 0dBm 신호 Pi가 전송 라인에 적용됩니다. 반사 된 전력 Pr은 -10dBm으로 표시되고 반사 손실은 10dB입니다. 값이 높을수록 더 나은 일치, 즉 완벽한 일치의 경우 반사 손실은 이상적으로는 ∞이지만 35 ~ 45dB의 반사 손실은 일반적으로 좋은 일치로 간주됩니다. 마찬가지로 개방 회로 또는 단락의 경우 입사 전력이 다시 반사됩니다. 이러한 경우의 반사 손실은 0dB입니다.

삽입 손실은 데시벨 (dB)로 표시되는 입력 신호의 전력 수준에 대한 전송 된 신호의 전력 수준의 비율입니다.

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

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

그림 2에서 Pr이 -10dBm이면 입사 전력의 10 %가 반사됨을 의미합니다. 회로 또는 전송 라인이 무손실이면 입사 전력의 90 %가 전송됩니다. 따라서 삽입 손실은 약 0.5dB이며 전송 전력은 -0.5dBm입니다. 내부 손실이 있으면 삽입 손실이 더 커집니다.



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4) S- 파라미터 란?


그림. XNUMX 포트 마이크로파 회로의 S- 파라미터 표현.

S- 파라미터를 사용하면 내부 구성을 알 필요없이 회로의 RF 성능을 완벽하게 특성화 할 수 있습니다. 이러한 목적을 위해 회로를 일반적으로 "블랙 박스"라고합니다. 내부 구성 요소는 능동 (즉, 증폭기) 또는 수 동일 수 있습니다. 유일한 규정은 S- 파라미터가 관심있는 모든 주파수 및 조건 (예 : 온도, 증폭기 바이어스)에 대해 결정되고 회로가 선형 (즉, 출력이 입력에 직접 비례 함)이라는 것입니다. 그림 3은 하나의 입력과 하나의 출력 (포트라고 함)이있는 간단한 마이크로파 회로를 나타냅니다. 각 포트에는 입사 신호 (a)와 반사 신호 (b)가 있습니다. 이 회로의 S- 파라미터 (즉, S11, S21, S12, S22)를 알면 설치된 모든 시스템에 미치는 영향을 확인할 수 있습니다.

S- 파라미터는 제어 된 조건에서 측정하여 결정됩니다. 네트워크 분석기라고하는 특수한 테스트 장비를 사용하여 신호 (a1)가 ​​제어 된 임피던스 (일반적으로 1 옴)의 시스템에서 포트 2가 종단 된 포트 50에 입력됩니다. 분석기는 a1, b1 및 b2 (a2 = 0)를 동시에 측정하고 기록합니다. 그런 다음 프로세스가 역전됩니다. 즉, 포트 2에 신호 (a2)가 입력되면 분석기는 a2, b2 및 b1 (a1 = 0)을 측정합니다. 가장 간단한 형태의 네트워크 분석기는 이러한 신호의 진폭 만 측정합니다. 이를 스칼라 네트워크 분석기라고하며 VSWR, RL 및 IL과 같은 양을 결정하는 데 충분합니다. 그러나 완전한 회로 특성화를 위해서는 위상도 필요하며 벡터 네트워크 분석기를 사용해야합니다. S- 파라미터는 다음 관계에 의해 결정됩니다.

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

S11 및 S22는 각각 회로의 입력 및 출력 포트 반사 계수입니다. S21과 S12는 회로의 순방향 및 역방향 전송 계수입니다. RL은 관계에 의해 반사 계수와 관련이 있습니다.

RLPort 1 (dB) = -20 log10 | S11 | 및 RLPort 2 (dB) = -20 log10 | S22 | (이자형)

IL은 관계에 의해 회로 전송 계수와 관련이 있습니다.

IL 포트 1에서 포트 2로 (dB) = -20 log10 | S21 | 및 IL 포트 2에서 포트 1까지 (dB) = -20 log10 | S12 | (에프)

이 표현은 임의의 포트 수를 가진 마이크로파 회로로 확장 될 수 있습니다. S- 파라미터의 수는 포트 수의 제곱만큼 증가하므로 수학이 더 복잡해 지지만 행렬 대수를 사용하여 관리 할 수 ​​있습니다.


5) 임피던스 매칭이란 무엇입니까?

임피던스는 전기 에너지가 소스에서 멀어 질 때 마주 치는 반대입니다.  


부하와 소스 임피던스를 동기화하면 최대 전력 전송으로 이어지는 효과가 상쇄됩니다. 


이것은 최대 전력 전송 정리로 알려져 있습니다. 최대 전력 전송 정리는 무선 주파수 전송 어셈블리, 특히 RF 안테나 설정에서 중요합니다.



임피던스 매칭은 전압과 전력을 최적으로 이동하려는 RF 설정의 효율적인 기능에 중요합니다. RF 설계에서 소스 및 부하 임피던스의 매칭은 RF 전력의 전송을 극대화합니다. 안테나는 임피던스가 전송 소스의 출력 임피던스와 일치하는 경우 최대 또는 최적의 전력 전송을 수신합니다.

50Ohm 임피던스는 대부분의 RF 시스템 및 구성 요소를 설계하기위한 표준입니다. 다양한 RF 애플리케이션에서 연결을 지원하는 동축 케이블의 일반적인 임피던스는 50 Ohms입니다. 1920 년대에 수행 된 RF 연구에 따르면 RF 신호 전송을위한 최적의 임피던스는 전압 및 전력 전송에 따라 30 ~ 60Ohms 사이입니다. 상대적으로 표준화 된 임피던스를 사용하면 WiFi 또는 Bluetooth 안테나와 같은 구성 요소와 케이블을 일치시킬 수 있습니다. 인쇄회로기판 및 감쇠기. ZigBee GSM GPS 및 LoRa를 포함하여 여러 주요 안테나 유형의 임피던스가 50 Ohms입니다.

반사 계수-Wikipedia

반사 계수-출처 : Wikipedia


임피던스의 불일치는 전압 및 전류 반사로 이어지며 RF 설정에서는 신호 전력이 소스로 다시 반사되며 비율은 불일치 정도에 따라 달라집니다. 이는 RF 전력을 소스에서 안테나와 같은 부하로 전달하는 효율성을 측정하는 VSWR (Voltage Standing Wave Ratio)을 사용하여 특성화 할 수 있습니다.

소스 및 부하 임피던스 간의 불일치 (예 : 75Ohm 안테나 및 50 Ohm 동축 케이블)는 직렬 저항, 변압기, 표면 실장 임피던스 매칭 패드 또는 안테나 튜너와 같은 다양한 임피던스 매칭 장치를 사용하여 극복 할 수 있습니다.

전자 장치에서 임피던스 매칭은 전기 부하의 임피던스가 전원 또는 구동 소스의 임피던스와 일치하도록 회로 또는 전자 애플리케이션 또는 구성 요소 설정을 생성하거나 변경하는 것을 포함합니다. 회로는 임피던스가 동일하게 보이도록 설계되거나 조정됩니다.




전송 라인을 포함하는 시스템을 볼 때 소스, 전송 라인 / 피더 및 부하에는 모두 고유 한 임피던스가 있음을 이해해야합니다. 50Ω은 일부 시스템에서 때때로 다른 임피던스를 볼 수 있지만 RF 애플리케이션에 매우 일반적인 표준입니다.


소스에서 전송 라인으로 또는 전송 라인에서 부하로의 최대 전력 전송 (저항, 다른 시스템에 대한 입력 또는 안테나)을 얻으려면 임피던스 레벨이 일치해야합니다.

다시 말해, 50Ω 시스템의 경우 소스 또는 신호 발생기는 50Ω의 소스 임피던스를 가져야하고 전송 라인은 50Ω이어야하며 부하도 있어야합니다.



전력이 송전선로나 급전선으로 전달되어 부하쪽으로 이동할 때 문제가 발생합니다. 불일치가있는 경우, 즉 부하 임피던스가 전송 라인의 임피던스와 일치하지 않으면 모든 전력을 전송할 수 없습니다.


전력이 사라질 수 없으므로 부하로 전달되지 않은 전력은 어딘가로 이동해야하며 전송 라인을 따라 소스를 향해 다시 이동합니다.



이러한 상황이 발생하면 피더의 순방향 및 반사파의 전압 및 전류는 위상에 따라 피더를 따라 다른 지점에서 가감합니다. 이런 식으로 정재파가 설정됩니다.


효과가 발생하는 방식은 로프 길이로 설명 할 수 있습니다. 한쪽 끝이 비어 있고 다른 쪽 끝이 아래로 이동하면 파도 움직임이 로프를 따라 아래로 움직이는 것을 볼 수 있습니다. 그러나 한쪽 끝이 고정되면 정재파 운동이 설정되고 최소 및 최대 진동 지점을 볼 수 있습니다.


부하 저항이 피더 임피던스 전압보다 낮 으면 전류 크기가 설정됩니다. 여기서로드 포인트의 총 전류는 완벽하게 일치하는 라인의 전류보다 높지만 전압은 더 낮습니다.



피더에 따른 전류 및 전압 값은 피더에 따라 다릅니다. 반사 전력의 작은 값의 경우 파형은 거의 정현파이지만 큰 값의 경우 전파 정류 사인파와 비슷해집니다. 이 파형은 순방향 전력의 전압 및 전류와 반사 된 전력의 전압 및 전류로 구성됩니다.



부하로부터 파장의 1/4 거리에서 결합 된 전압은 최대 값에 도달하는 반면 전류는 최소값에 도달합니다. 부하로부터 파장의 반 거리에서 전압과 전류는 부하와 동일합니다.

부하 저항이 피더 임피던스보다 큰 경우에도 비슷한 상황이 발생하지만 이번에는 부하의 총 전압이 완벽하게 일치하는 라인의 값보다 높습니다. 전압은 부하로부터 파장의 1/4 거리에서 최소에 도달하고 전류는 최대입니다. 그러나 부하와 반 파장 거리에서 전압과 전류는 부하와 동일합니다.



그런 다음 라인 끝에 개방 회로가 있으면 피더의 정재파 패턴은 단락 회로와 유사하지만 전압 및 전류 패턴이 반전됩니다.



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6) 반사 에너지 란 무엇입니까?
전송 된 파동이 무손실 전송선과 부하 (아래 그림 1 참조)와 같은 경계에 도달하면 일부 에너지가 부하로 전송되고 일부는 반사됩니다. 반사 계수는 들어오는 파와 반사파를 다음과 같이 관련시킵니다.

Γ = V- / V + (식 1)

여기서 V-는 반사파이고 V +는 수신 파입니다. VSWR은 다음과 같은 방법으로 전압 반사 계수 (Γ)의 크기와 관련이 있습니다.

VSWR = (1 + | Γ |) / (1 – | Γ |) (수식 2)


그림 1. 전송 라인과 부하 사이의 임피던스 불일치 경계를 보여주는 전송 라인 회로. 반사는 Γ로 지정된 경계에서 발생합니다. 입사 파는 V +이고 반사파는 V-입니다.


VSWR은 SWR 미터로 직접 측정 할 수 있습니다. VNA (벡터 네트워크 분석기)와 같은 RF 테스트 기기를 사용하여 입력 포트 (S11) 및 출력 포트 (S22)의 반사 계수를 측정 할 수 있습니다. S11 및 S22는 각각 입력 및 출력 포트에서 Γ와 동일합니다. 연산 모드가있는 VNA는 결과 VSWR 값을 직접 계산하고 표시 할 수도 있습니다.


입력 및 출력 포트에서의 반사 손실은 다음과 같이 반사 계수 S11 또는 S22에서 계산할 수 있습니다.


RLIN = 20log10 | S11 | dB (Eq. 3)

RLOUT = 20log10 | S22 | dB (Eq. 4)


반사 계수는 전송 라인의 특성 임피던스와 부하 임피던스에서 다음과 같이 계산됩니다.


Γ = (ZL-ZO) / (ZL ​​+ ZO) (식 5)


여기서 ZL은 부하 임피던스이고 ZO는 전송 라인의 특성 임피던스입니다 (그림 1).


VSWR은 ZL 및 ZO로 표현할 수도 있습니다. 방정식 5를 방정식 2로 대체하면 다음과 같은 결과를 얻습니다.


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


ZL> ZO의 경우 | ZL-ZO | = ZL-ZO


따라서:


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


따라서:


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


위에서 VSWR은 1 : 1.5의 예로 1에 대한 비율 형식으로 지정된 사양입니다. VSWR에는 ∞ : 1 및 1 : 1의 두 가지 특수한 경우가 있습니다. 부하가 개방 회로 인 경우 무한대 비율이 발생합니다. 1 : 1의 비율은 부하가 전송선 특성 임피던스와 완벽하게 일치 할 때 발생합니다.


VSWR은 다음과 같이 전송 라인 자체에서 발생하는 정재파에서 정의됩니다.


VSWR = | VMAX | / | VMIN | (수식 8)

여기서 VMAX는 최대 진폭이고 VMIN은 정재파의 최소 진폭입니다. 두 개의 중첩 된 파도를 사용하면 들어오는 파도와 반사 된 파도 사이의 건설적인 간섭으로 최대가 발생합니다. 그러므로:


VMAX = V + + V- (식 9)


최대의 건설적인 간섭을 위해. 최소 진폭은 해체 간섭으로 발생합니다.

VMIN = V +-V- (식 10)


방정식 9 및 10를 방정식 8 수율로 대체


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

방정식 1를 방정식 11로 대체하면 다음과 같은 결과를 얻습니다.


VSWR = V + (1 + | Γ |) / (V + (1-| Γ |) = (1 + | Γ |) / (1 – | Γ |) (수식 12)


방정식 12는이 기사의 시작 부분에 언급 된 방정식 2입니다.


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4. VSWR 계산기 : VSWR을 계산하는 방법? 


임피던스 불일치로 인해 전송 라인을 따라 정상파가 발생하고 SWR은 라인을 따라 노드(최소)에서 진폭에 대한 안티노드(최대)에서의 부분 정상파 진폭의 비율로 정의됩니다.



결과 비율은 일반적으로 비율 (예 : 2 : 1, 5 : 1 등)로 표현됩니다. 완벽하게 일치하는 것은 1 : 1이며 완전 불일치, 즉 단락 또는 개방 회로는 ∞ : 1입니다.


실제로 피더 또는 전송 라인에 손실이 있습니다. VSWR을 측정하기 위해 정방향 및 역방향 전력이 시스템의 해당 지점에서 감지되고이를 VSWR에 대한 수치로 변환합니다. 


이러한 방식으로 VSWR은 특정 지점에서 측정되며 전압 최대 값과 최소값은 라인 길이를 따라 결정될 필요가 없습니다.





균일 한 전송선로에서 정재파의 전압 성분은 반사파 (진폭 Vr 포함)에 중첩 된 순파 (진폭 Vf 포함)로 구성됩니다. 반사는 균일하지 않은 전송 라인의 불완전 성 또는 전송 라인이 특성 임피던스가 아닌 다른 상태로 종단 될 때와 같은 불연속성의 결과로 발생합니다.


안테나의 성능을 결정하는 데 관심이있는 경우 VSWR은 항상 송신기의 출력이 아닌 안테나 단자 자체에서 측정해야합니다. 전송 케이블의 옴 손실로 인해 더 나은 안테나 VSWR이 있다는 환상이 생성되지만, 이는 이러한 손실이 안테나 단자에서 갑작스러운 반사의 영향을 감쇠시키기 때문입니다.

안테나는 일반적으로 송신기에서 어느 정도 떨어진 곳에 위치하므로 둘 사이에 전력을 전달하기위한 피드 라인이 필요합니다. 급전선에 손실이없고 송신기 출력 임피던스와 안테나 입력 임피던스가 모두 일치하면 최대 전력이 안테나로 전달됩니다. 이 경우 VSWR은 1 : 1이며 전압과 전류는 피드 라인의 전체 길이에 걸쳐 일정합니다.


1) VSWR 계산

반사 손실은 입사 파의 전력과 반사파의 전력 비율을 dB 단위로 측정 한 것으로 음의 값을 갖도록 정의합니다.


반사 손실 = 10 log (Pr / Pi) = 20 log (Er / Ei)

예를 들어 부하의 반사 손실이 -10dB이면 입사 전력의 1/10이 반사됩니다. 반사 손실이 높을수록 실제로 손실되는 전력이 줄어 듭니다.

또한 상당한 관심은 불일치 손실입니다. 이것은 반사로 인해 전송 된 전력이 얼마나 감쇠되는지를 측정 한 것입니다. 다음 관계로 제공됩니다.


불일치 손실 = 10 로그 (1 -p2)


예를 들어, 표 1에서 VSWR이 2 : 1 인 안테나는 반사 계수 0.333, 불일치 손실 -0.51dB, 반사 손실 -9.54dB (송신기 전력의 11 %가 다시 반사됩니다. )


2) 무료 VSWR 계산 차트


다음은 간단한 VSWR 계산 차트입니다. 


VSWR은 1.0보다 큰 숫자 여야한다는 점을 항상 기억하십시오.


VSWR 반사 계수 (Γ) 반사 전력 (%) 전압 손실
반사 전력 (dB)
반환 손실
불일치 손실 (dB)
1
0.00 0.00 0 -무한대 무한대 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


추가 정보 : 안테나의 VSWR



전압 정재파 비율 (VSWR)은 안테나와 안테나에 연결된 급전선 사이의 불일치 정도를 나타냅니다. 이것은 정재파 비 (SWR)라고도합니다. VSWR 값의 범위는 1 ~ ∞입니다. 


2 미만의 VSWR 값은 대부분의 안테나 애플리케이션에 적합한 것으로 간주됩니다. 안테나는 "Good Match"를 갖는 것으로 설명 할 수 있습니다. 따라서 누군가 안테나가 잘못 일치한다고 말하면 관심 주파수에 대해 VSWR 값이 2를 초과하는 경우가 많습니다. 


반사 손실은 또 다른 관심 사양이며 안테나 이론 섹션에서 자세히 다룹니다. 일반적으로 필요한 변환은 반사 손실과 VSWR 사이이며, 일부 값은 빠른 참조를 위해 이러한 값의 그래프와 함께 차트에 표로 표시됩니다.


이러한 계산의 출처는 어디입니까? 음, VSWR의 공식으로 시작하십시오.



이 공식을 반전하면 VSWR에서 반사 계수 (또는 반사 손실 s11)를 계산할 수 있습니다.



이제이 반사 계수는 실제로 전압으로 정의됩니다. 우리는 얼마나 많은 힘이 반사되고 있는지 알고 싶습니다. 이것은 전압의 제곱 (V ^ 2)에 비례합니다. 따라서 백분율로 표시되는 반사 전력은 다음과 같습니다.



반사 된 전력을 데시벨로 간단히 변환 할 수 있습니다.



마지막으로 전력은 반사되거나 안테나로 전달됩니다. 안테나로 전달되는 양은 ()로 표시되며 간단히 (1- ^ 2)입니다. 이를 불일치 손실이라고합니다. 이것은 임피던스 불일치로 인해 손실되는 전력의 양이며이를 상당히 쉽게 계산할 수 있습니다.



그리고 이것이 VSWR, s11 / 반환 손실, 불일치 손실 사이를 오 가기 위해 알아야 할 전부입니다. 나는 당신이 나만큼 좋은 시간을 보냈기를 바랍니다.


변환 표 – dBm에서 dBW 및 W (와트)로

이 표에서는 dBm, dBW 및 와트 (W) 단위의 전력 값이 서로 어떻게 대응하는지 보여줍니다.

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

-30 
1 mW의
-10 
-40 
100μW
-20 
-50 
10μW
-30 
-60 
1μW
-40 
-70 
100nW
-50 
-80 
10nW
-60 
-90 
1nW
-70 
-100 
100pW
-80 
-110 
10pW
-90 
-120 
1pW
-100 
-130 
0.1pW
-∞ 
-∞ 
0 승
여기서
dBm = 데시벨-밀리 와트
dBW = 데시벨 와트
MW = 메가 와트
KW = 킬로와트
W = 와트
mW = 밀리 와트
μW = 마이크로 와트
nW = 나노 와트
pW = 피코 와트


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3) VSWR 공식

이 프로그램은 전압 정재파 비율 (VSWR)을 계산하기위한 애플릿입니다.

안테나와 송신기 시스템을 설정할 때 시스템의 어느 곳에서나 임피던스 불일치를 피하는 것이 중요합니다. 불일치는 출력 파의 일부 비율이 송신기로 다시 반사되어 시스템이 비효율적임을 의미합니다. 송신기, 케이블 및 안테나와 같은 다양한 장비 간의 인터페이스에서 불일치가 발생할 수 있습니다. 안테나의 임피던스는 일반적으로 50 옴입니다 (안테나의 크기가 올바른 경우). 반사가 발생하면 케이블에 정재파가 생성됩니다.


VSWR 공식 및 반사 계수 :

식 1
반사 계수 Γ는 다음과 같이 정의됩니다.
식 2
VSWR 또는 전압 정재파 비율
공식
공식

감마
ZL = 부하의 저항 값 (일반적으로 안테나)
Zo = 전송선의 특성 임피던스 (ohms)
시그마

ρ가 0에서 1로 변할 경우, VSWR에 대해 계산 된 값은 1에서 무한대까지입니다.

계산 된 값
-1 ≦ Γ ≦ 1 사이
계산 된 값
1 또는 1 : 1 비율.
값이“-1”인 경우.
100 % 반사가 발생하고 전력이 부하로 전달되지 않음을 의미합니다. 반사파는 입사 파와 180도 위상차 (반전)입니다.
개방 회로

이것은 안테나가 연결되지 않은 개방 회로 상태입니다. 이는 ZL이 무한하고 Zo 항이 Eq.1에서 사라지고 Γ = 1 (100 % 반사) 및 ρ = 1이 남는 것을 의미합니다.


전원이 공급되지 않으며 VSWR은 무한대입니다.
값이“1”인 경우.
100 % 반사가 발생하고 전력이 부하로 전달되지 않음을 의미합니다. 반사파는 입사 파와 위상이 같습니다.
단락

케이블 끝에 단락이 있다고 상상해보십시오. 그것은 ZL이 0이고 Eq.1이 Γ = -1과 ρ = 1을 계산한다는 것을 의미합니다.


전원이 공급되지 않고 VSWR이 무한대입니다.
값이“0”인 경우.
반사가 발생하지 않고 모든 전력이 부하로 전달됨을 의미합니다. (이상)
안테나가 정확히 일치합니다.
정확하게 일치하는 안테나가 연결되면 모든 에너지가 안테나로 전달되어 복사로 변환됩니다. ZL은 50 옴이고 Eq.1은 Γ를 1으로 계산합니다. 따라서 VSWR은 정확히 XNUMX이됩니다.
N/A N/A 안테나가 올바르게 일치하지 않습니다.
일치하지 않는 안테나가 연결되면 임피던스는 더 이상 50 옴이 아니며 임피던스 불일치가 발생하고 에너지의 일부가 반사됩니다. 반사되는 에너지의 양은 불일치 수준에 따라 다르므로 VSWR은 1보다 큰 값이됩니다.

특성 임피던스가 잘못된 케이블을 사용하는 경우


안테나를 송신기에 연결하는 데 사용되는 케이블 / 전송선은 올바른 특성 임피던스 Zo 여야합니다. 


일반적으로 동축 케이블은 50ohm (텔레비전 및 위성의 경우 75ohm)이며 해당 값은 케이블 자체에 인쇄됩니다. 


반사되는 에너지의 양은 불일치 수준에 따라 다르므로 VSWR은 1 이상의 값이됩니다.


검토 :

정재파 란 무엇입니까? 부하가 전송 라인의 끝에 연결되고 신호가이를 따라 흐르고 부하로 들어갑니다. 부하 임피던스가 전송선 임피던스와 일치하지 않으면 진행파의 일부가 소스쪽으로 다시 반사됩니다.


반사가 발생하면 전송 라인으로 다시 이동하여 입사 파와 결합하여 정재파를 생성합니다. 결과 파동은 정상처럼 보이고 정상파처럼 전파되지 않으며 에너지를 부하쪽으로 전달하지 않습니다. 파동에는 각각 안티-노드 및 노드라고하는 최대 및 최소 진폭 영역이 있습니다.


안테나를 연결할 때 VSWR이 1.5 인 경우 전력 효율은 96 %입니다. VSWR이 3.0 인 경우 전력 효율은 75 %입니다. 실제 사용시 VSWR을 3으로 초과하지 않는 것이 좋습니다.


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5. 정상파 비율 측정 방법-Wikipedia 설명
정재파 비율을 측정하기 위해 다양한 방법을 사용할 수 있습니다. 가장 직관적 인 방법은 프로브가 라인을 따라 다양한 지점에서 실제 전압을 감지 할 수 있도록하는 개방 슬롯이있는 전송 라인의 한 부분 인 슬롯 형 라인을 사용합니다. 


따라서 최대 값과 최소값을 직접 비교할 수 있습니다. 이 방법은 VHF 및 더 높은 주파수에서 사용됩니다. 낮은 주파수에서는 이러한 선이 비현실적으로 길어집니다. 지향성 커플러는 마이크로파 주파수를 통해 HF에서 사용할 수 있습니다. 


일부는 XNUMX/XNUMX 파장 이상이므로 더 높은 주파수로 사용을 제한합니다. 다른 유형의 방향성 커플러는 전송 경로의 단일 지점에서 전류와 전압을 샘플링하고 한 방향으로 흐르는 전력을 나타내는 방식으로 수학적으로 결합합니다.


아마추어 작동에 사용되는 일반적인 유형의 SWR / 전력계에는 이중 방향성 커플러가 포함될 수 있습니다. 다른 유형은 양방향으로 흐르는 전력을 샘플링하기 위해 180도 회전 할 수있는 단일 커플러를 사용합니다. 이 유형의 단방향 커플러는 여러 주파수 범위 및 전력 레벨에 사용할 수 있으며 사용되는 아날로그 미터에 대한 적절한 커플 링 값과 함께 사용할 수 있습니다.


회전 가능한 방향성 커플러 요소를 사용하는 방향성 전력계


방향성 커플러로 측정 된 순방향 및 반사 전력을 사용하여 SWR을 계산할 수 있습니다. 계산은 아날로그 또는 디지털 형식으로 수학적으로 수행되거나 미터에 내장 된 그래픽 방법을 추가 스케일로 사용하거나 동일한 미터에서 두 바늘 사이의 교차점에서 판독하여 수행 할 수 있습니다.


위의 측정 기기는 "인라인"으로 사용할 수 있습니다. 즉, 송신기의 전체 전력이 측정 장치를 통과하여 SWR을 지속적으로 모니터링 할 수 있습니다. 네트워크 분석기, 저전력 방향성 커플러 및 안테나 브리지와 같은 다른 장비는 측정에 저전력을 사용하므로 송신기 대신 연결해야합니다. 브리지 회로는 부하 임피던스의 실제 부분과 허수 부분을 직접 측정하고이 값을 사용하여 SWR을 유도하는 데 사용할 수 있습니다. 이러한 방법은 SWR 또는 순방향 및 반사 전력보다 더 많은 정보를 제공 할 수 있습니다. [11] 독립형 안테나 분석기는 다양한 측정 방법을 사용하며 주파수에 대해 플롯 된 SWR 및 기타 매개 변수를 표시 할 수 있습니다. 방향성 커플러와 브리지를 조합하여 사용하면 복잡한 임피던스 또는 SWR에서 직접 읽는 인라인 기기를 만들 수 있습니다. [12] 여러 매개 변수를 측정하는 독립형 안테나 분석기도 사용할 수 있습니다.


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6. 자주 묻는 질문

1) 높은 VSWR의 원인은 무엇입니까?

VSWR이 너무 높으면 전력 증폭기에 너무 많은 에너지가 반사되어 내부 회로가 손상 될 수 있습니다. 이상적인 시스템에서는 1 : 1의 VSWR이 있습니다. 높은 VSWR 등급의 원인은 부적절한 부하를 사용하거나 손상된 전송 라인과 같은 알려지지 않은 것을 사용할 수 있습니다.


2) VSWR을 어떻게 줄입니까?

모든 장치의 입력 또는 출력에서 ​​반사 된 신호를 줄이는 한 가지 기술은 장치 앞이나 뒤에 감쇠기를 배치하는 것입니다. 감쇠기는 반사 된 신호를 감쇠 값의 두 배로 줄이는 반면 전송 된 신호는 공칭 감쇠 값을 수신합니다. (팁 : VSWR 및 RL이 네트워크에 얼마나 중요한지 강조하려면 VSWR의 성능이 1.3 : 1에서 1.5 : 1로 감소하는 것을 고려하십시오. 이것은 16dB에서 13dB 로의 반사 손실 변화입니다.)


3) S11 반사 손실입니까?

실제로 안테나와 관련하여 가장 일반적으로 인용되는 매개 변수는 S11입니다. S11은 안테나에서 반사되는 전력의 양을 나타내므로 반사 계수 (감마 : 또는 반사 손실로 표시되기도합니다. ...이 허용 된 전력은 안테나 내에서 손실로 복사되거나 흡수됩니다.


4) VSWR이 측정되는 이유는 무엇입니까?

VSWR (전압 정재파 비율)은 전력 원에서 전송 라인을 통해 부하로 무선 주파수 전력이 얼마나 효율적으로 전송되는지 측정합니다 (예 : 전력 증폭기에서 전송 라인을 통해 안테나로). . 이상적인 시스템에서는 에너지의 100 %가 전달됩니다.


5) 높은 VSWR을 어떻게 수정합니까?

범퍼 나 픽업 트럭의 운전실 뒤쪽과 같이 차량의 아래쪽에 안테나를 장착하면 신호가 안테나로 다시 반사되어 SWR이 높아질 수 있습니다. 이를 완화하려면 안테나의 상단 12 인치 이상을 루프 라인 위로 유지하고 안테나를 차량에서 가능한 한 높게 배치하십시오.


6) 좋은 VSWR 읽기는 무엇입니까?
가능한 최상의 판독 값은 1.01 : 1 (46dB 반사 손실)이지만 일반적으로 1.5 : 1 미만의 판독 값이 허용됩니다. 완벽한 세상 밖에서는 대부분의 경우 1.2 : 1 (20.8dB 반사 손실)이 있습니다. 정확한 판독 값을 얻으려면 안테나 바닥에 미터를 연결하는 것이 가장 좋습니다.


7) 1.5 SWR이 좋은가요?
네, 그렇습니다! 이상적인 범위는 SWR 1.0-1.5입니다. 범위가 SWR 1.5-1.9이면 개선의 여지가 있지만이 범위의 SWR은 여전히 ​​적절한 성능을 제공해야합니다. 때때로 설치 또는 차량 변수로 인해 SWR을 이보다 낮게 설정하는 것이 불가능합니다.


8) 미터없이 SWR을 어떻게 확인합니까?
다음은 SWR 미터없이 CB 라디오를 튜닝하는 단계입니다.
1) 간섭이 제한된 지역을 찾으십시오.
2) 추가 라디오가 있는지 확인하십시오.
3) 두 라디오를 동일한 채널로 조정합니다.
4) 하나의 라디오에 말하고 다른 라디오를 통해 듣습니다.
5) 라디오 하나를 멀리 옮기고 소리가 깨끗할 때 확인하십시오.
6) 필요에 따라 안테나를 조정하십시오.


9) 모든 CB 안테나를 튜닝해야합니까?
CB 시스템을 작동하는 데 안테나 튜닝이 필요하지는 않지만 항상 안테나를 튜닝해야하는 여러 가지 중요한 이유가 있습니다. 성능 향상-적절하게 튜닝 된 안테나는 항상 튜닝되지 않은 안테나보다 더 효율적으로 작동합니다.


10) 내가 말할 때 내 SWR이 올라가는 이유?

높은 SWR 판독 값의 가장 일반적인 원인 중 하나는 SWR 미터를 라디오 및 안테나에 잘못 연결하는 것입니다. 잘못 부착하면 모든 것이 완벽하게 설치 되더라도 판독 값이 매우 높은 것으로보고됩니다. SWR 미터가 올바르게 설치되었는지 확인하려면이 문서를 참조하십시오.


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https://www.microwaves101.com/calculators/872-vswr-calculator
http://rfcalculator.mobi/vswr-forward-reverse-power.html
https://www.everythingrf.com/rf-calculators/vswr-calculator
https://www.pasternack.com/t-calculator-vswr.aspx
https://www.antenna-theory.com/definitions/vswr-calculator.php
http://www.flexautomotive.net/flexcalc/VSWR2/VSWR.aspx
https://www.allaboutcircuits.com/tools/vswr-return-loss-calculator/
http://www.csgnetwork.com/vswrlosscalc.html
https://www.ahsystems.com/EMC-formulas-equations/VSWR.php
http://cgi.www.telestrian.co.uk/cgi-bin/www.telestrian.co.uk/vswr.pl
https://www.changpuak.ch/electronics/calc_14.php
https://chemandy.com/calculators/return-loss-and-mismatch-calculator.htm
https://www.atmmicrowave.com/calculator/vswr-calculator/
http://www.emtalk.com/vswr.php




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