КСХ (Коефіцієнт стоячої хвилі) - SWR (Standing wave ratio) - в радіотехніці і телекомунікації відношення амплітуди максимумів до амплітуди мінімумів в стоячій хвилі - міра узгодження імпедансу навантажень з характерним опором лінії передачі або хвилеводу.
Імпеданс - це загальний термін, який використовується для опису опору в електричних колах, але враховує як опір, так і реактивні властивості елементів кола. В інших словах, імпеданс - це вимір електричного "упору" кола, який враховує як активну (опір) частину, так і реактивну (індуктивну або ємнісну) частину.
Опір імпедансу призводить до появи стоячих хвиль уздовж лінії передачі, а КСХ характеризує ступінь узгодження антени і фідера (коаксіального кабелю ). На практиці, завжди частина переданої енергії відбивається і повертається в передавач, вона погіршує роботу передавача і може його пошкодити.
Є два поняття відносно характеристик стоячої хвилі:
- коефієнт по напрузі КСХн (він же англійскою VSWR, або російською КСВн)
- кефіцієнт по струму КСХс (він же англійскою ІSWR, або російською КСВт)
Коефіцієнт стоячої хвилі по напрузі КСХн (він же КСВн російською, він же Voltage Standing Wave Ratio VSWR англійською) і зворотні втрати безпосередньо пов'язані між собою. Цей термін дозволяє нам описати, чи буде антена працювати належним чином і ефективно в певному діапазоні частот. VSWR іноді вимовляється як «viswar».
При налагоджуванні тракту в режимах стоячої хвилі будьте уважні до типу вимірювальних приборів (VSWR чи ІSWR). Ці характеристики протилежні, а самі прибори різні, тому зважте на це, коли розглядатимете їх замовлення на Ali. Мова нижче йдеться саме про КСХн.
Коли ми змінюємо частоту в бік від розрахованої основної частоти, антена перестає передавати і приймати на 100%, і частина потужності відбивається назад до радіоприймача. Комерційний стандарт для прийнятного КСХн становить 1,5:1, як показано вище, і це дорівнює 96% ефективності в найгіршій точці вище і нижче розрахункової частоти. Це й визначає смугу пропускання антени.
Тобто КСХн - це міра, яка чисельно описує, наскільки добре узгоджений імпеданс антени з імпедансом радіоприймача, або лінії передачі, до якої вона підключена. Більшість радіочастотних та мікрохвильових систем базуються на заданому імпедансі, який зазвичай становить 50 Ом.
КСХн є функцією коефіцієнта відбиття, який описує потужність, відбиту від антени. Якщо коефіцієнт відбиття позначити через Г , то коефіцієнт стоячої хвилі визначається за наступною формулою:
КСХн завжди є дійсним і додатним числом для антен. Чим менший КСХн, тим краще антена узгоджена з лінією передачі і тим більше потужності передається на антену. Мінімальний КСХн дорівнює 1,0. У цьому випадку потужність не відбивається від антени, що є ідеальним варіантом, якого слід прагнути, усвідомлюючи практичну його недосяжність.
Співвідношення КСХн та частоти
Смуга пропускання антени визначається тим, наскільки далеко від центральної частоти може працювати антена без перевищення заданого значення КСХн. Зазвичай еталонний рівень КСХн становить 1,5:1, однак іноді в якості еталонного використовується КСХн 2:1, тоді смуга пропускання буде ширшою.
Тут центральна частота зазначена через "0". Зауважте, що на частоті, віддаленій на 3,5 МГц від центральної частоти, КСХн зростає до 1,5:1. Таким чином, для КСХн 1,5:1 смуга пропускання антени становить +/- 3,25 МГц, або 6,5 МГц.
Якщо опорний КСХн становить 2:1, частотні відхилення можуть становити +/- 6 МГц, або загалом 12 МГц.
Усі проблеми з КСХн виникають через те, що резонанс не є ідеальним по всій смузі пропускання. Імпеданс антени складається з опору, індуктивності та ємності.
Промисловий стандарт імпедансу становить 50 Ом плюс-мінус J-нуль. J - це символ індуктивної/ємнісної складової імпедансу. Чим ширша смуга пропускання, тим складніше отримати хороший КСХн , але при ретельному проєктуванні смугу пропускання можна оптимізувати в багатьох випадках. Як і у випадку з багатьма речами такого роду, тут є компроміси, які необхідно враховувати.
Антена з дуже широкою смугою пропускання матиме значний коефіцієнт підсилення. Коефіцієнт підсилення на краях смуги пропускання в більшості випадків буде меншим, ніж у центрі, оскільки антена менш резонансна. Усе це занепокоєння щодо смуги пропускання і КСХн пов'язане з підтриманням хорошого узгодження імпедансу між антеною і рештою системи, включаючи лінію живлення, фільтри і радіоприймачі. Це важливіше для сигналів Tx, ніж для сигналів, що приймаються Rx, оскільки Tx, як правило, має високу потужність, тоді як сигнали Rx набагато нижчу. Антена буде чудово приймати сигнал й за межами робочої смуги пропускання, вловлюватиме напругу та передаватиме її до радіостанції.
Досвід має йти поряд з теорією, але не підміняти один одного. Шлях і напрямок у них один і це єдине що їх об'єднує.
Тестування антен і висновки
Довідникові дані й формули (для прискіпливих)
Коефіцієнти відбиття і втрати в антені
На той випадок, якщо ви не цікавитеся математичними рівняннями, ось невелика таблиця-шпаргалка, яка допоможе зрозуміти залежність КСХн від відсотка відбитої потужності, яка повернеться назад.
