НА ГЛАВНУЮ - - адрес этой страницы -- http://ra6foo.qrz.ru/measuring.html -- версия 01 06 2011 -- НА ГЛАВНУЮ

ИЗМЕРЕНИЯ

Что показывает КСВ метр ?
S11 или "обратные потери" или "входная большая потеря"


ЧТО ПОКАЗЫВАЕТ КСВ МЕТР ?

Для наглядности взяты чисто активные сопротивления. Наличие реактивности не меняет смысла примеров. Я не утверждаю что всё, написанное не так как здесь, неправильно. Просто надеюсь, что сказаное в таком аспекте о КСВ и КСВ метрах будет более понятно.

1 пример:
Для проверки КСВ 50 Омной антенны вы подключили ее к КСВ метру через кабель. В таких случаях рекомендуют брать кабель определенной длины, кратной полволны, или иначе, 0,5; 1,0; 1,5 λ и т. д. повторитель. Делается это для того, чтобы исключить влияние кабеля. Даже в случае, если он имеет допустимое отклонение волнового сопротивления от 50 Ом (по ГОСТ это отклонение может быть +- 4% или от 48 до 52 Ом) , КСВ метр покажет отсутствие рассогласования с той величиной, на которую он настроен, т. е. КСВ 1,0. При этом очевидно, что КСВ в кабеле будет неравным 1, а точнее, будет равен отношению сопротивления нагрузки (антенны) к волновому кабеля, в данном случае или 50/48 или 52/50, т. е. КСВ в кабеле будет при этом 1,04. Вы можете взять для полуволнового повторителя кабель с любым волновым сопротивлением, например 75 Ом, показания КСВ метра останутся прежними, 1.0 при том, что КСВ в кабеле будет 75/50 = 1,5.
2 пример:
Напротив, если мы возьмем длину такого кабеля равной нечетному количеству четвертей, или иначе, N-1/4 трансформатор, КСВ в нем останентся прежним, 50/48 или 52/50, т. е. 1,04, а наш КСВ метр покажет при этом 1.08 вместо 1..0, как отношение странсформированного ко входу КСВ метра сопротивления 50 Ом в сопротивление 54 Ома или 46,1 Ома к сопротивлению, на которое настроен КСВ метр, т. е. отношение 54/50 или 50/46.1 в виде КСВ 1,08. Если в этом примере кабель будет иметь волновое сопротивление 75 Ом, он странсформирует 50 Ом антенны в 112.5 Ом входное на другом его конце и КСВ метр отразит это в виде КСВ 112.5/50 = 2.25. При этом КСВ в кабеле останется таким же, как и в примере с полуволновым кабелем, или 75/50 = 1.5.

Из приведенных примеров очевидно, что
показания КСВ метра это результат сравнения ВХОДНОГО сопротивления нагрузки (коаксиала и т. п.), с сопротивлением, на которое он настроен.
Это сопротивление или вводится прямо в виде эталона, или задается схемой баланса при определенном отношении напряжения к току, где R=U/I
Это относится ко всем КСВ метрам, мостовым, на токовом трансформаторе (ТТ), на направленном ответвителе (НО) и другим.
В мостовом КСВ метре оно определяется сравнением с учетом фазы падения напряжений ВЧ на эталоне и на плече моста с измеряемой нагрузкой.
В КСВ метре на ТТ производится сравнение тока ценральной жилы в виде напряжения с датчика тока и напряжения на центральной жиле через подключенный к ней конденсатор. Схема балансируется при определенном соотношении U и I, соответствующем U/I = R на которое должен быть настроен КСВ метр, обычно 50 или 75 Ом.
В КСВ метре на НО отличие нагрузки КСВ метра от волнового сопротивления самого КСВ метра вызывает в нем отраженные от нагрузки волны, которые наводят напряжение в дополнительной параллельной линии. Или иначе, КСВ метр на НО измеряет КСВ в себе самом как отношение прямой и обратной волны, возникшей в нем в результате рассогласования входного сопротивления нагрузки (коаксиала и т. п.) с собственным волновым сопротивлением КСВ метра.
Более сложные КСВ метры выдают показания не только в виде КСВ, но и R и Jx, но и они основаны на измерении напряжения, тока и фазы, т. е. параметров в точке подключения КСВ метра к исследуемому устройству, прямо связанных с комплексным сопротивлением на входе исследуемого устройства (коаксиала и т. п.).

Упрощенно, не вдаваясь в тонкости операций с комплексными числами, можно сказать, что все они измеряют различие между комплексным сопротивлением R + jX на входе кабеля, подключенного к КСВ метру и тем сопротивлением, на которое настроен КСВ метр, выраженное в виде КСВ
В некоторых источниках этот КСВ трактуется как "КСВ между ... " (между коаксиалом и трансивером), что само по себе несколько абсурдно, стоять тут стоячим волнам особо негде. Более того, такая его трактовка как "КСВ между трансивером и нагрузкой" вынуждает её автора добавить еще более мягко говоря неакадемичное "КСВ между ... зависит от внутреннего сопротивления источника (трансивера)" Здесь КСВ, это отношение между тем, что мы хотели бы иметь (и на что настроили КСВ метр - на предполагаемое нами внутреннее сопротивление трансивера) и тем сопротивлением, что имеем на входе коаксиала.
Встречаются и явные ошибки: "Слишком коротко звучит "КСВ в линии". Корректнее "КСВ в линии, относительно ее волнового сопротивления". В линии это действительно Коэффициент Стоячей Волны, или просто отношение наибольшего напряжения к наименьшему в ней. Если уж необходимо как то связать КСВ в линии и её волновое сопротивление, то и здесь надо говорить только об отношении между волновым сопротивлением и нагрузкой (отношение большего к меньшему), что и есть в численном виде тот же КСВ.

Ну а как же измерить КСВ в самом коаксиале?
Достаточно просто, для этого ваш КСВ метр должен быть настроен точно на сопротивление, равное волновому сопротивлению кабеля. В этом случае, независимо от длины коаксиала, его показания будут соответствовать КСВ на стартовом участке кабеля. Но при большом затухании в кабеле (например 10...20 метров RG 58 до антенны 435 МГц) КСВ в стартовом участке кабеля будет существенно меньше, чем на финальном у антенны, т. к. здесь идет сравнение еще не понесшей потери прямой волны с частью от ослабленной потерямии прямой, достигшей антенны, в виде отраженной, тоже понесшей в свою очередь потери на обратном пути. А нас в первую очередь интересует КСВ на финальнм участке кабеля у антенны. В таком случае придется сделать пересчет КСВ с учетом потерь в кабеле.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1 - КСВ метр показывает отношение сопротивления, на которое нагружен его вход, к сопротивлению, на которое он настроен (большего к меньшему)
2 - КСВ метр показывает КСВ в линии только тогда, когда он настроен на сопротивление, равное волновму сопротивлению кабеля.
3 - При отличии волнового сопротивления кабеля от сопротивления, на которое настроен КСВ метр, его показания будут зависеть от длины кабеля.


S11 или "обратные потери" или "входная большая потеря"

В последнее время в статьях или общении об антеннах вместо всем надоевшего КСВ можно встретить параметр S11 или "обратные потери" или "входная большая потеря", что одно и то же. Это коэффициент отражения r в относительных единицах- децибелах: S11(дб) = 20 log r Этот параметр напрямую связан с привычным КСВ формулой: S11(дб)=20 log (КСВ-1)/(КСВ+1), т.е. тот же КСВ, выраженный через логарифм коэффициента отражения r, который связан с КСВ формулой: r = (КСВ-1)/(КСВ+1).
Например КСВ=4 соответствует S11 или обратным потерям 20log (4-1)/(4+1) = -4,43 дб. Коэффициент отражения в зависимости от соотношения сопротивления нагрузки (антенны) и волнового сопротивления кабеля может иметь положительное или отрицательное значение +r и -r, в формуле берется его модуль т.е. величина без учета знака. "Большой потери" здесь нет, те же потери из за КСВ сверх имеющихся, которые положено иметь кабелю и снижение мощности трансивера схемой защиты. В таблице для перевода одних величин в другие их значения округлены. Точный перевод необходимо делать по формулам выше.
Строго говоря S11 и К отражения не одно и то-же и применение этого термина для антенны, как двухполюсника, вызывает сомнения. Видимо здесь сыграло роль распространение более сложных, чем КСВ метры, анализаторов четырехполюсников, где S11 более подходит, чем КСВ или R + Jx.

КСВ →
Return Loss (dB)
   
    Return Loss (dB) →
КСВ

КСВ 1,021,041,11,151,21,31,41,51,6 1,82,02,333,03,5 4,04,5568102040много
S11 или r 0.010.020.050.070.090.130.170.20.23 0.290.3330.40.5 0.560.60.640.670.710.780.820.90.951.0
S11 в дб -40-34-26-23-21-18-15.5-14-13 -11-9.5-8-6-5 -4.4-4-3.5-3-2.1-1.8-0.9-0.41
Прибор с шкалой, оцифрованной в децибелах вместо КСВ будет стоить в 2...3 раза дороже.
Время, потраченное на осознание того, что например S11 = −20 дб это КСВ 1,22 а S11 = 0 дб это ну очень много КСВ, окупит эти расходы.


НА ГЛАВНУЮ               HitMeter.ru - счетчик посетителей сайта, бесплатная статистика