Chúng ta có thể đo công suất phản xạ trong một đường truyền không?

Đây là một câu hỏi liên quan đến truyền phát radio, tôi hy vọng đây là diễn đàn thích hợp để hỏi nó. Nó liên quan đến các đường truyền kết nối một máy phát vô tuyến với ăng ten của nó.

Trong cuốn sách "Reflection" của mình, ở đầu Chương 8, M. Walter Maxwell nói rằng "Năng lượng phản ánh bởi sự chấm dứt dòng không khớp có thể tách biệt hoàn toàn với sóng truyền về phía trước, và sau đó được tiêu tan trong một điện trở hiệu chỉnh nhiệt độ, và chính xác đo bằng nhiệt I ^ 2R. "

Sau đó, ông nói "Tôi đã thực hiện các phép đo này nhiều lần"

Bây giờ tôi thấy cuốn sách này dài dòng và quá quyết đoán, vì vậy tôi chưa đọc hết. Anh ấy có đúng không? Làm thế nào chúng ta có thể thực hiện phép đo này? Nó thực sự đo lường cái gì?

Tôi tin rằng sức mạnh về phía trước và phản xạ là các tạo tác toán học được sử dụng để thực hiện các phép tính và không tồn tại như các thực thể vật lý riêng biệt. Tôi có đúng không

Năng lượng phản ánh bởi sự chấm dứt dòng không khớp có thể tách biệt hoàn toàn với sóng truyền về phía trước, và sau đó bị tiêu tán trong một điện trở được hiệu chỉnh nhiệt độ và được đo chính xác dưới dạng nhiệt I ^ 2R.

Điều này ít nhiều đúng, với một vài cảnh báo.

Đầu tiên, có thể chủ yếu, nhưng không tách biệt hoàn toàn sóng phản xạ. Điều này được thực hiện một khớp nối định hướng . Bộ ghép hướng thực tế có lỗi cách ly , khiến một phần nhỏ tín hiệu đầu vào xuất hiện tại cổng đo, ngoài tín hiệu phản xạ được dự định đo.

Thứ hai, phép đo thường không được thực hiện bằng cách làm nóng phần tử điện trở. Điều này có thể được thực hiện và nó được gọi là cảm biến năng lượng bolometric . Tuy nhiên, theo kinh nghiệm của tôi, việc sử dụng máy dò rf dựa trên diode là phổ biến hơn . Đáp ứng phi tuyến của diode chuyển đổi một phần năng lượng rf thành điện áp dc, được đọc bằng vôn kế.

Cảm biến đo lường có thể được sử dụng trong điều kiện năng lượng rất cao hoặc khi cần hiệu chuẩn theo tiêu chuẩn không dùng điện (ví dụ: nhiệt kế).

Chỉnh sửa Trả lời nhận xét của bạn, "máy phát điện chỉ cung cấp năng lượng thực tế được truyền tới tải."

Điều này phụ thuộc rất nhiều vào các chi tiết của máy phát điện. Bạn tham khảo một tờ giấy trắng gợi ý kịch bản sau đây:

Giả sử một dòng không mất được kết thúc bởi một mạch mở thuần túy và giả sử dòng đó chính xác là một bước sóng dài ở tần số hoạt động. Trong trường hợp này, dòng điện tại máy phát sẽ bằng không, và do đó dòng điện trong trở kháng bên trong của nó sẽ bằng 0, do đó không có năng lượng tiêu tán trong nó.

Điều này là chính xác nếu máy phát điện thực sự là một nguồn điện áp hoàn hảo với điện trở loạt 50 ohm. Nhưng một máy phát để bàn thực tế có thể chứa các mạch khác như mạch cân bằng hoặc màn hình nguồn giữa máy phát thực tế và cổng bảng điều khiển phía trước. Ngoài ra, bạn hiếm khi biết chiều dài đường truyền thực tế đến tải --- có thể có một số đường truyền bên trong giữa nguồn thực tế và cổng bảng điều khiển phía trước của nó. Nếu bạn không biết bạn đã điều chỉnh hoàn hảo độ dài đường truyền, thì công suất phản xạ là năng lượng bạn nên chuẩn bị để hấp thụ tại máy phát, ngay cả khi bạn không phải hấp thụ nhiều như vậy trong mọi trường hợp.

Ngoài ra, trường hợp một dòng kết thúc mạch mở và nửa bước sóng có nghĩa là máy phát sẽ thấy tải mạch hở hiệu quả (đó là lý do tại sao dòng điện bằng 0). Nhưng không phải mọi loại máy phát điện đều được thiết kế để hoạt động chính xác với tải mạch hở. Một mạch thực tế có thể sẽ đòi hỏi nhiều năng lượng hơn từ các yếu tố khác trong nó, hoặc tạo ra nội dung hài hòa hơn khi kết thúc không chính xác. Điều này vẫn có thể làm hỏng máy phát ngay cả khi khung nhìn các thành phần lý tưởng của mạch nói rằng không có năng lượng được truyền trong sóng đứng.

Cuối cùng, nếu bạn đã chèn một bộ ghép hướng vào kịch bản này, bạn sẽ truyền năng lượng qua cổng được ghép và vào bất cứ điều gì chấm dứt cổng đó (giả sử nó không phải là một mở hoàn hảo hoặc ngắn). Điều này có nghĩa là bạn sẽ "tách sóng thuận và sóng ngược" theo đề xuất của tác giả mà bạn đã trích dẫn, mặc dù bạn đã thực hiện nó trong một hệ thống không truyền điện trước khi bạn lắp bộ ghép hướng.

Có bạn có thể. Máy đo SWR có thể được chế tạo và cách truyền thống của các nhà khai thác vô tuyến nghiệp dư làm điều này là bằng cách chèn hai chiều dài dây đồng tráng men giữa dây bện và cách điện của dây dẫn có chiều dài của cáp đồng trục. Các dây này được kết thúc ở một đầu và một máy dò đỉnh được lắp ở đầu đối diện.

Các đơn vị thương mại có nhiều khả năng sử dụng PCB được sản xuất cẩn thận.

Không có gì sai với phương pháp được mô tả trong cuốn sách, mặc dù nó sẽ chỉ hoạt động tốt cho các quyền lực tương đối cao.

Có thể cho rằng thiết bị được sử dụng rộng rãi nhất trong kỹ thuật RF / ăng-ten là Máy phân tích mạng Vector có thể đo chính xác công suất phản xạ xuống một phần của mW. Ví dụ, một phương pháp đơn giản để điều chỉnh một đơn cực được thực hiện bằng cách kết nối ăng-ten (hơi dài hơn 1/4 bước sóng) với VNA và đo công suất phản xạ. Tiếp tục cắt ăng-ten cho đến khi công suất phản xạ được giảm thiểu (nên nói hệ số phản xạ, tức là công suất phản xạ chuẩn hóa). http://en.wikipedia.org/wiki/Vector_network_analyzer#VNA

Có một số thiết bị RF (bộ ghép hướng, bộ cách ly, v.v.) phân biệt sóng dựa trên hướng truyền. Tất nhiên không có gì là hoàn hảo, nhưng nó khá phổ biến khi thấy sự cô lập 20-30 dB.

MikeJ-UK hoàn toàn đúng - nó hoạt động và hoạt động với tín hiệu hình sin liên tục. Nếu bạn có ý định tìm hiểu lý thuyết, có một bài viết khá hay gọi là "Phân tích một Vôn kế cầm tay của Frederick Glenn, K9SO". Đây là một liên kết đến trang web của mình. Nó bao gồm tất cả các thông tin cần thiết để hiểu lý thuyết máy đo SWR.

Đầu tiên tôi muốn cảm ơn tất cả những người đã đóng góp cho câu hỏi, đặc biệt là The Photon, người đã dẫn tôi đến những bài báo đưa ra giải pháp cho vấn đề.

Dưới đây là ý tưởng của tôi về ý tưởng của sóng tới và sóng phản xạ trên một bộ cấp nguồn từ máy phát rf đến tải.

Tôi sẽ sử dụng "c" cho tốc độ của sóng điện từ dọc theo bộ cấp nguồn.

Tôi nghĩ rằng manh mối để điều hòa các quan điểm rõ ràng khác nhau về vấn đề này là xem xét điều gì xảy ra khi một sóng hình sin ban đầu được máy phát áp dụng cho bộ cấp nguồn. Mặt trước đi xuống dòng tại c, với điện áp và dòng điện cùng pha. Điều gì xảy ra tiếp theo phụ thuộc vào sự chấm dứt của dòng. Nếu đó là trở kháng Z0 đặc trưng (điện trở) của đường dây thì không có sự thay đổi pha và năng lượng được truyền bởi đường dây bị tiêu tán dưới dạng nhiệt, hoặc tỏa ra từ ăng ten (hoặc một chút của cả hai?) Và tình trạng này tiếp diễn vô tận .

Nếu đường dây không bị chấm dứt trong Z0 thì có sự thay đổi pha do sự không phù hợp này và hiệu ứng của đường truyền này quay trở lại tại c là mặt trước của sóng phản xạ ngược. Cho đến khi mặt trước này đến máy phát, năng lượng vẫn được gửi vào bộ cấp dưới dạng sóng hình sin với điện áp và dòng điện cùng pha.

Khi mặt trước quay trở lại này đến máy phát, trở kháng đường truyền không còn được xem là Z0 vì sự thay đổi pha này. Vì vậy, có một phản xạ tiếp theo xuống phía dưới bộ nạp, được phản xạ trở lại một lần nữa tại tải, và như vậy. Điều này cuối cùng dẫn đến một trạng thái ổn định, với dòng năng lượng giảm về phía tải và (về nguyên tắc) một số lượng vô hạn của sóng truyền ngược. Hiệu ứng duy nhất có thể quan sát được của sự tổng hợp sóng tới và sóng phản xạ này là thay đổi trở kháng đầu vào của đường. Quá trình này được phân tích và giải thích trong: http://www.qsl.net/zl1an/Doads/Bruene_explanation_V13.pdf . Nhìn chung đây là một bài viết xuất sắc, khá toán học, xua tan rất nhiều huyền thoại và quan niệm sai lầm phổ biến cho chủ đề này.

Để trích dẫn từ bài viết này, đối với một dòng bình thường, chắc chắn là mất mát, "Sự phát sinh này cho thấy sóng tiêu chuẩn và sóng phản xạ tiêu chuẩn mất một thời gian hữu hạn, mặc dù nhỏ, thời gian để hình thành, vì năng lượng phải truyền lên và xuống dòng để tạo ra Tuy nhiên, quá trình này có thể được xem là khá tốt ngay lập tức, vì quá trình này có thể được xem là khá tốt, tức là tối đa 10 hoặc hơn độ dài đường truyền được truyền đi trước khi các đóng góp trở nên nhỏ bé - khoảng nửa micro giây trên 10 mét thông thường chiều dài của dỗ có hệ số vận tốc là 66%. "

Ở trạng thái ổn định kết quả, không có năng lượng tiếp tục chảy theo hướng ngược lại, từ tải đến máy phát. Nếu chúng ta nghĩ rằng có một sóng phản xạ thì chúng ta có thể nói rằng năng lượng mà nó mang theo bị trừ đi từ năng lượng chuyển tiếp sẽ chảy, nếu dòng bị chấm dứt trong Z0, để tạo ra dòng chảy, luôn luôn từ máy phát đến tải trọng. Máy phát không bao giờ gửi nhiều hơn sự khác biệt giữa sức mạnh chuyển tiếp và phản xạ.

Trạng thái ổn định có sóng đứng được thiết lập trên bộ nạp, được điều chỉnh bởi tình huống ở cuối tải. Những gì máy phát nhìn thấy được xác định bởi chiều dài của bộ nạp và phụ thuộc vào mối quan hệ pha tại điểm đó. Tại một nút điện áp, điện áp cao và dòng điện thấp, và máy phát xem đường dây là trở kháng cao. Tại một nút chống điện áp thì ngược lại, điện áp thấp và dòng điện cao, do đó đường dây được xem là trở kháng thấp. Chúng tôi lưu ý rằng sóng đứng là trung bình, thường là rms, giá trị.

Sóng đứng có thể được giải quyết một cách toán học thành các thành phần phản xạ và phản xạ, cũng ở dạng sóng. Trong thành phần chuyển tiếp, điện áp và dòng điện cùng pha, và trong thành phần ngược lại, chúng lệch pha 180 độ.

Dòng điện trong sóng rf truyền về phía trước có thể được phân tích bằng cách sử dụng các pha, thành hai thành phần, phần đó (chuyển tiếp) cùng pha với điện áp và phần đó (phản xạ) lệch pha 180 °. Bằng cách lấy mẫu các dòng điện này, chúng có thể được đo dưới dạng điện áp và tính toán được tạo ra từ dòng năng lượng, tức là công suất phản xạ và phản xạ, có thể được hiển thị trên các cuộn dây chuyển động với các thang đo được hiệu chuẩn phù hợp. Để sử dụng các đồng hồ đo dc để đo điện áp rf, điốt chỉnh lưu thường được tìm thấy trong các đồng hồ đo SWR, không có gì phải làm với việc tách các thành phần chuyển tiếp và phản xạ. Có số lượng diện tích để tính toán năng lượng, nhưng cho tất cả các mục đích thực tế, nó là gần đủ.

Để đi xa hơn, đối với một cách tiếp cận toán học ít hơn, tôi giới thiệu cho bạn bài viết này của Bruene, người giải thích độc đáo tất cả bằng cách sử dụng các pha đồ ​​họa: http://kambing.ui.ac.id/onnopurbo/orari-diklat/teknik/arrl/ sử dụng thiết bị / 5904024.pdf

Lưu ý: Tài liệu tham khảo của tôi hoạt động vào ngày 23 tháng 5 năm 2013. Tôi đã thấy rằng một số tài liệu tham khảo khác cho các bài viết này không còn hiệu lực.