dopasowanie antenowe i SWR
Na podstawie wyjaśnień do pytań egzaminacyjnych UKE
Niedopasowanie impedancji na styku linii transmisyjnej i anteny powoduje odbicia fali i powstawanie fali stojącej. Miarą niedopasowania jest SWR (Standing Wave Ratio) — stosunek maksimum do minimum napięcia na linii. SWR 1:1 oznacza idealne dopasowanie, SWR 3:1 oznacza ok. 25% mocy odbitej.
Miernik mocy (watomierz kierunkowy) mierzy osobno moc padającą (forward) i odbitą (reflected). Moc dostarczona do anteny = moc padająca - moc odbita. Współczynnik odbicia Γ = √(Podbita/Ppadająca), a SWR = (1+Γ)/(1-Γ). Przy SWR 1:1 moc odbita wynosi 0.
Fala stojąca na linii transmisyjnej powstaje z superpozycji fali padającej i odbitej. Współczynnik odbicia Γ = (ZL-Z0)/(ZL+Z0), gdzie ZL to impedancja obciążenia, Z0 to impedancja falowa linii. SWR = (1+|Γ|)/(1-|Γ|). Przy ZL = Z0 mamy Γ = 0 i SWR = 1:1.
Pytania egzaminacyjne (6)
d1-39 Niedopasowanie anteny do linii transmisyjnej powoduje powstanie fali stojącej i w konsekwencji:
Niedopasowanie anteny do linii transmisyjnej powoduje powstanie fali stojącej i w konsekwencji:
Niedopasowanie impedancji między anteną a linią transmisyjną powoduje, że część energii zostaje odbita z powrotem do nadajnika. Fala odbita nakłada się na falę biegnącą, tworząc falę stojącą. Skutkuje to stratami w linii (energia odbita jest rozpraszana) oraz obciążeniem nadajnika niedopasowaną impedancją, co może go uszkodzić.
Tip: Niedopasowanie = odbicia = straty. SWR (współczynnik fali stojącej) mierzy stopień niedopasowania. SWR 1:1 = ideał.
d1-60 Ile mocy zostaje wypromieniowane przez antenę, jeśli miernik mocy podłączony pomiędzy nadajnik a ant...
Ile mocy zostaje wypromieniowane przez antenę, jeśli miernik mocy podłączony pomiędzy nadajnik a antenę wskazuje 100 W mocy padającej i 30 W mocy odbitej?
Moc wypromieniowana to moc padająca minus moc odbita: P = 100 W - 30 W = 70 W. Moc odbita wraca do nadajnika i jest rozpraszana (jako ciepło) lub odbijana z powrotem. SWR w tym przypadku wynosi ok. 2,6:1. Dobrze dopasowana antena ma moc odbitą bliską zeru.
Tip: Moc wypromieniowana = padająca - odbita. 100 - 30 = 70 W. Proste odejmowanie.
d1-114 W jakim przypadku powstaje w linii przesyłowej w.cz. fala stojąca?
W jakim przypadku powstaje w linii przesyłowej w.cz. fala stojąca?
Fala stojąca powstaje w linii transmisyjnej, gdy impedancja obciążenia (anteny) nie jest zgodna z impedancją falową linii. Część energii jest odbijana w miejscu niedopasowania i nakłada się na falę padającą, tworząc wzór fali stojącej. Przy idealnym dopasowaniu (Z_ant = Z_linii) fala stojąca nie powstaje — SWR = 1:1.
Tip: Fala stojąca = niedopasowanie impedancji. Dopasowanie = brak fali stojącej = SWR 1:1.
d1-116 Reflektometr wskazuje, że amplituda fali padającej jest równa amplitudzie fali odbitej. Współczynnik...
Reflektometr wskazuje, że amplituda fali padającej jest równa amplitudzie fali odbitej. Współczynnik fali stojącej równy jest nieskończoności. Co może być przyczyną takiego stanu?
Gdy amplituda fali odbitej równa się amplitudzie fali padającej (SWR = ∞:1, pełne odbicie), oznacza to że obciążenie stanowi albo zwarcie (Z=0) albo przerwę (Z=∞). W obu przypadkach cała energia jest odbijana — nic nie jest absorbowane. Antena w takiej sytuacji jest uszkodzona lub odłączona.
Tip: Fala padająca = fala odbita → SWR = nieskończoność → zwarcie lub przerwa. Coś jest bardzo nie tak z kablem/anteną.
d1-277 Jeśli SWR w punkcie zasilania jest równy 1:1 to oznacza, że:
Jeśli SWR w punkcie zasilania jest równy 1:1 to oznacza, że:
SWR 1:1 oznacza idealne dopasowanie — impedancja anteny jest dokładnie równa impedancji linii zasilającej (np. 50 Ω). Nie ma fali odbitej, cała moc jest przekazywana do anteny. W praktyce SWR < 1,5:1 uważa się za doskonałe dopasowanie.
Tip: SWR 1:1 = ideał = zero odbić = 100% mocy na antenie.
d1-296 Pomiar SWR przy nadajniku wskazał wartość 1:1,5, ale mamy podejrzenie, że dopasowanie anteny jest ni...
Pomiar SWR przy nadajniku wskazał wartość 1:1,5, ale mamy podejrzenie, że dopasowanie anteny jest niewłaściwe. Co może być przyczyną?
Tłumienie linii zasilającej 'maskuje' niedopasowanie — fala odbita od anteny jest tłumiona dwukrotnie (w drodze tam i z powrotem), więc SWR mierzony przy nadajniku jest lepszy niż przy antenie. Im większe tłumienie kabla, tym lepszy SWR przy nadajniku — ale moc na antenie jest mniejsza.
Tip: Dobry SWR przy nadajniku + podejrzenie niedopasowania = kabel maskuje prawdziwy SWR. Zmierz przy antenie.