11 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое ксв для антенны

rn3rfz › Блог › Для чего нужна настройка си-би антенны и что такое КСВ

Если говорить простыми словами, то настройка си-би антенны нужна для того, чтобы она работала в резонансе на нужном канале (определенной частоте) и всю мощность радиостанции передать в эфир, или, по — другому, в открытое пространство без потерь, и при этом получить максимум усиления по приему.

Допустим, мы имеем рацию (MegaJet-300) с выходной мощностью в 4 ватта и идеально настроенной заводской антенной с КСВ 1, которая установлена по центру крыши автомобиля — то и на выходе получаем те же 4 ватта, а это максимальная дальность связи, на которой Вы можете общаться с другими корреспондентами или пользователями си-би радиостанций.
Так что же такое КСВ от сложного к простому
Так что же такое КСВ? На этот вопрос уже есть развернутый научный ответ в Википедии — КСВ это
«Коэффициент стоячей волны (КСВ, от англ. standing wave ratio, SWR) — отношение наибольшего значения амплитуды напряжённости электрического или магнитного поля стоячей волны в линии передачи к наименьшему»

Если линия (фидер, кабель) и нагрузка (антенна) согласованы, то КСВ = 1
Если волновое сопротивление линии и нагрузки различаются, то КСВ > 1

Например: — у нас есть заводская антенна с настроенным кабелем 50 Ом четверть длины волны — примерно 4 метра, остается только настроить антенну, чтобы входное сопротивление стало так же 50 Ом на нужной частоте, а это достигается путем изменения длины штыря (удлиняя, подрезая или подкручиванием с помощью болта в случае с укороченными спиральными антеннами), при этом получаем КСВ близкое к значению 1.

При КСВ более 1 мы имеем неэффективно работающую антенну на прием и, соответственно, на передачу, происходят потери, которые выражаются в процентах.

Отличаются интерфейсом, кнопками управления, частотным диапазоном измерения — на фото выше модель RSM-600 имеет два диапазона измерения по частоте 1.8 — 160 MHz и 140 — 525 MHz плюс два диапазона по мощности 200 и 400W, большая градуированная шкала со значениями ксв от 1 до ∞ и шкала мощности с поддиапазонами 5, 20, 200 Ватт.
Наряду со стрелочными приборами для настройки антенн применяют и антенные анализаторы, функция у них одна, степень согласования оценивают по стандартной формуле и определяют коэффициент стоячей волны — как отношение максимального значения тока или напряжения к минимальному:
КСВ=Umax/Umin или КСВ=Imax/Imin

Однако цены на антенные анализаторы гораздо выше чем на стрелочные измерители ксв, даже самая дешевая модель из Китая обойдется вам более 4000 рублей.
Как настроить ксв автомобильной антенны
Настроить ксв автомобильной антенны достаточно просто, для этого надо иметь прибор для настройки, и знать основное правило — для повышения частоты (резонанса) антенны на нужном канале штырь подрезаем (укорачиваем) или задвигаем внутрь катушки, а для понижения полотно антенны удлиняется (выдвигается) или меняется на новое, более длинное.
Настраивается антенна только на автомобиле, то есть, установлена будь то на кузов, крышку багажника или на универсальный кронштейн, протянут кабель в салон авто к радиостанции.
Перед настройкой обязательно нужно проверить, где находится резонанс антенны или на каком канале показывает минимальное значение ксв, для этого:

Что такое КСВ и чем его закусывать?
Коэффициент стоячей волны, его влияние на потери в линиях приёма/передачи.

Так или иначе, любой индивид, интересующийся техникой радиосвязи, рано или поздно, сталкивается с лаконичным термином «КСВ». При этом, если даже ёжику известно, что значение КСВ должно быть как можно меньше, то какова физическая сущность этого параметра, а также степень его влияния на уровень потерь энергии в линии, ясно не всегда и не каждому.

Начнём с торжественного, но малопонятного определения из википедии:
«Коэффициент стоячей волны (КСВ, от англ. standing wave ratio, SWR) — отношение наибольшего значения амплитуды напряжённости электрического или магнитного поля стоячей волны в линии передачи к наименьшему».

Для мало-мальского понимания вышесказанного, давайте представим линию передачи, состоящую из источника сигнала (генератора, передатчика и т.д.), фидера (кабеля, соединяющего источник с антенной) и, собственно говоря, самой антенны.
Фанатично вдаваться в глубину процесса — дело долгое и нудное, поэтому поверим на слово специалистам-теоретикам: при несовпадении входных/выходных сопротивлений всех перечисленных устройств, часть энергии генератора отражается от нагрузки и в виде отражённой волны возвращается обратно в линию.
Таким образом, в результате сложения (по-умному интерференции) падающей и отражённой волн возникает стоячая волна, проявляющаяся в виде периодического изменения амплитуды напряжённости электрического и магнитного полей вдоль направления распространения сигнала в линии передачи.

Рис.1

Читать еще:  Что добавляют в незамерзайку чтобы не замерзла

На рисунке показаны эпюры напряжения в линии в различные моменты времени.

Налицо колебательный процесс изменения амплитуды, связанный с тесным взаимодействием входного сигнала постоянной амплитуды с сигналом, отражённым от несогласованной нагрузки и имеющим ту же самую частоту, но сдвинутым по отношению к входному по фазе.
К частоте этого колебательного процесса отнесёмся индифферентно, а вот размах изменения амплитуды как раз и определяет параметр коэффициента стоячей волны.
Формула здесь очень простая:

Величина, обратная КСВ, называется КБВ (коэффициент бегущей волны):
КБВ = 1/КСВ

Рассмотрим две крайние ситуации:

1. Umin=0, соответственно КСВ=∞ — волна чисто «стоячая», переноса энергии нет. На практике возникает в ситуациях КЗ или обрыва в цепи нагрузки.

2. Umin=Umax, КСВ=1, волна чисто «бегущая», отражений нет, вся энергия от источника попадает в нагрузку — можно получить только на резистивной нагрузке, либо идеально согласованных элементах в линии передачи.

А как нам нужно расстараться, чтобы правильно согласовать компоненты связной аппаратуры?
Ответ не сложен — уравнять все входные/выходные импедансы устройств, входящих в приёмо-передающий тракт.

Волновое сопротивление коаксиального кабеля (как правило, 50 либо 75 Ом) — величина, зависящая от соотношения диаметров внутреннего и внешнего проводников, и вполне строго соответствует величине, обозначенной производителем.

Входной/выходной импеданс приёмника/передатчика не слишком сложными схемотехническими ухищрениями выводится на уровень сопротивления кабеля, соединяющего радиостанцию с антенной.

Остаётся самое ничего — согласовать антенну со всем остальным хозяйством для минимизации величины коэффициента стоячей волны.
Можно, конечно, сделать страшное лицо и гавкнуть в её сторону: — Не гони обратную волну, падла!
Но это вряд ли. Не услышит. Она ж металлическая.

Короче, обсуждать тему проектирования и согласования приёмо-передающих антенн мы в рамках этой статьи не станем. Для этого есть достаточное количество умных и толстых книг, в которых без матерных излишеств и фонетических шероховатостей даны ответы на все касающиеся антенн головоломки.

Итак, всё понятно — необходимо стремиться к минимуму значения КСВ.
Если кто не догадался, глядя на формулу, или непринуждённо обошёл её вниманием — меньше единицы нам ужать этот параметр не удастся, как лбом не бейся ты о стенку. Поэтому наша глобальная цель — КСВ=1 .

Ну, а если встал вопрос о том, какое отклонение КСВ от 1 можно считать приемлемым для наших радиолюбительских целей, следует припасть к формуле, позволяющей оценить потери мощности рассеивания за счёт неидеальности согласования входных/выходных сопротивлений устройств.

А слегка поднатужившись на сетевой полянке, пытливый ум отыщет и знаний золотую жилу в виде симпатичной таблички, представляющей из себя графическое выражение данной формулы.

По большому счёту, при невысоких подводимых мощностях, потери из-за неединичного КСВ — не так уж и катастрофичны.
Даже при КСВ=5 потери эти составят 2,51дБ (или 44% от поступающей мощности), т.е. 56% всё-таки выскользнет из кабеля и будет доступно для излучения полотном антенны.
А при КСВ=2, вообще получается 0,48дб (или 11%) потерь.

А куда девается энергия потерь?
Бегает по фидеру, и чем больше КСВ, тем большая часть энергии идёт на «обогрев» кабеля. Поэтому при значительных выходных мощностях и высоком КСВ возникает опасность теплового повреждения кабеля.

На практике при проектировании радиопередающих устройств следует исходить из максимальной величины КСВ, не превышающей 2.
Вот что пишет в журнале Радиомир КВ-УКВ 12/2001, с.32-34 уважаемый радиолюбитель, автор статьи «ПPOCTO ОБ АНТЕННАХ, ИЛИ ИЗМЕРЯЕМ КСВ» В. Башкатов:

«При КСВ=2, напряжение в максимуме стоячей волны всего лишь на 30% превышает то, что мы наблюдаем при КСВ=1.
Такое превышение, как правило, не опасно для широкополосных транзисторных усилителей мощности, даже если этот максимум напряжения окажется непосредственно в месте подключения фидера. Да и возрастание напряжения на элементах выходного каскада из-за его недогрузки ещё не будет катастрофическим.
Во всяком случае, для аппаратуры заводского изготовления с транзисторными выходными каскадами КСВ=2 устанавливается предельным, при котором гарантируется ее работоспособность».

Читать еще:  Стал жить отдельно от родителей

Ну и напоследок:
КСВ обозначает лишь степень согласования радиостанции с фидером и антенной и никоим образом не указывает ни на эффективность антенны, ни на её частотные характеристики.
Наилучшим КСВ, равным 1 в широчайшей полосе частот, обладает линия с подключённым к кабелю 50-ти омным резистором. А кому придёт в голову использовать резистор в качестве антенны? Разве что отбившемуся от стаи, ярому фанату антеннки mini-whip.

На следующей странице рассмотрим простое, но весьма красивое решение вопроса измерения КСВ — мостовой КСВ-метр.

Правила настройки антенны и измерения КСВ

После того, как антенна установлена, ее необходимо настроить по минимуму значения КСВ в середине участка рабочих частот или если предполагается работать только на одной частоте, по минимальному значению КСВ на этой частоте.
Что такое КСВ? КСВ — коэффициент стоячей волны — это мера согласования антенно-фидерного тракта. Он показывает процент потерь мощности в антенне. Потери мощности при различных значениях КСВ приведены в таблице 1.

Таблица 1. Потери мощности при различных значениях КСВ

Рис 1. Схема подключения КСВ метра

ВНИМАНИЕ. Пpибоp должен допускать pаботу пpи Вашей выходной мощности! То есть если прибор рассчитан на максимальную мощность 10Вт, а ему на вход подать 100Вт, то результат будет вполне очевиден в виде дыма и вполне осязаем органами обоняния. Переключатель нужно поставить в положение FWD (прямое включение). Включив передачу, нужно выставить ручкой стрелку-указатель на конец шкалы. Таким образом делается калибровка показаний прибора. Калибровать прибор нужно каждый раз при изменении рабочей частоты. Далее, переключив (при отключенной передаче) прибор в положение REF (обратное включение), включить передачу и считать значение КСВ по шкале прибора.

Рассмотрим пример настройки антенны на среднюю частоту сетки С (частота 27,205МГц) изменением длины штыря. Сначала нужно измерить значение КСВ на 1 канале сетки С. Затем на последнем (40) канале сетки С. Если значение КСВ больше 3 в обоих случаях, значит антенна установлена неправильно, не рассчитана на работу в этом диапазоне или имеет неисправности. Если КСВ, измеренный на 1 канале, больше значения КСВ на 40 канале, значит длину штыря нужно укоротить, если наоборот — то штырь необходимо удлинить (выдвинуть из держателя). Встаем на 20 канал сетки С, измеряем КСВ, запоминаем его значение. Откручиваем винты, фиксирующие штырь, двигаем его на 7-10 мм в нужную сторону, затягиваем винты, проверяем КСВ снова. Если штырь вставлен до предела, а КСВ все еще высокий, то придется укорачивать штырь физически. Если штырь выдвинут максимально, то придется увеличивать длину согласующей катушки. Устанавливаем штырь по середине крепления. Откусываем 5-7 мм, измеряем КСВ, снова откусываем. При этом следим чтобы значение КСВ уменьшалось. Как только оно достигнет минимума и начнет увеличиваться, прекращаем издеваться над штырем и далее регулируем его длину изменением положения в антенне Таким образом находим минимум КСВ.

— Обратите внимание, что антенну надо настраивать только по месту ее ОКОНЧАТЕЛЬНОЙ установки. Это значит, что, перенеся антенну на другое место, ее снова необходимо будет настраивать.

— Если Вы получили КСВ порядка 1,1-1,3, это отличный результат.

— Если Вы получили КСВ порядка 1,3-1,7, это тоже неплохо и Вам не о чем беспокоиться.

— Если КСВ 1,8 — 2, то следует обратить внимание на потери в ВЧ разъемах (неправильная разделка кабеля, плохая пропайка центральной жилы кабеля и т. д.) Для антенны такой уровень согласования будет означать, что у нее есть проблемы с согласованием, и она нуждается в настройке.

— КСВ 2,1 — 5 означает явную неисправность в антенне или неправильную ее установку. КСВ более 5 означает обрыв центральной жилы в кабеле или в антенне.

Из другого источника

Длины 50-омного кабеля в полуволнах, режим “полуволнового повторителя” ( верно для кабелей со сплошной полиэтиленовой изоляцией центральной жилы )

Количество полуволн
Сетка “C” Cетка ”D” Сетки “C”& “D”

Читать еще:  Рхх ваз 21214 инжектор цена

Средняя частота МГц
27.5

Длина отрезка кабеля
1 3.639м 3.580м 3.611м
2 7.278м 7.160м 7.222м
3 10.917м 10.739м 10.833м
4 14.560м 14.319м 14.444м
5 18.195м 17.899м 18.055м

Что такое КСВ

Вы стали счастливым обладателем портативной или автомобильной радиостанции? Теперь настал черед подготовить рацию к работе. Механическая часть работы, описанная производителем в инструкции, не вызывает проблем – для этого нужен минимальный набор инструментов и немного сообразительности. А вот с настройкой антенны не все так просто.

Если, следуя схеме, механически соединить провода, то, скорее всего, вас не будет слышно. Начинаем разбираться, и возникает вопрос: что такое коэффициент стоячей волны антенны, или SWR, если инструкция на английском.

Это коэффициент, который показывает, какая часть энергии радиоволны уходит на антенну, а какая часть возвращается назад в фидер. Без правильной настройки КСВ ваша рация не будет работать корректно и не обеспечит комфортного общения.

Коэффициент стоячей волны антенны

Если совсем просто, то это цифра на измерительном приборе, характеризующая правильность настроек вашей радиостанции. Разберемся в физической сути КСВ.

Радиоволны распространяются в волноводе – антенно-фидерном тракте. То есть сигнал, поступающий от передатчика, попадается на антенну посредством кабельного соединения-фидера. Не вникая в теорию волн, пользователю радиостанции нужно понимать, что в любом волноводе присутствуют падающие и отраженные волны. Падающие волны поступают непосредственно на антенну, а отраженные возвращаются назад в фидер и ничем, кроме обогрева окружающей атмосферы, не занимаются. Все волны имеют свойство складываться. В результате сложения амплитуд отраженных и падающих волн создает неравномерное поле по всей длине фидера-кабеля. Таким образом формируются обратные потери КСВ. Чем их больше, тем слабее сигнал вашей радиостанции и тем хуже вас будут слышать абоненты.

Специалисты различают коэффициенты стоячих волн по напряжению (КСВН) и по мощности (КСВ). Практически эти понятия настольно взаимосвязаны, что для пользователя, производящего настройку своей радиостанции, разницы нет никакой.

Коэффициент стоячей волны: формула расчета

Коэффициент KSV при настройке радиостанции не рассчитывается по формулам, а определяется с помощью специального прибора. Что такое КСВ метр? Это несложное для пользователя электронное устройство, которое показывает разницу амплитуд колебаний, а это и есть коэффициент стоячей волны.

Формула КСВ расчета не самая сложная:

В ней в числителе и знаменателе максимальные и минимальные амплитуды:

  • Umax – сумма мощностей падающей и отраженной волны;
  • Umin – разнице между модностью падающего и отраженного сигнала.

Несложно сделать вывод, что при равенстве Umax и Umin КСВ будет равен единице и это идеальные условия для эффективной работы вашей радиостанции. Но, поскольку идеальных условий в природе не существует, то при настройке КСВ антенны вам придется постараться подтянуть КСВ к единице.

Что может быть причиной повышенного КСВ? Факторов множество:

  • волновое сопротивление кабеля и источника радиосигнала;
  • некорректная спайка, неоднородность волноводов;
  • некачественная разделка кабеля в мочках разъемов;
  • переходники;
  • повышенное сопротивление в месте соединения кабеля с антенной;
  • некачественная сборка передатчика и КСВН антенны.

Если не вдаваться в формулы расчета КСВ, которые для владельца автомобильной радиостанции представляют мало интереса, то перейдем к практическому аспекту настройки антенны.

Как измерить КСВ

Прежде всего, вам нужен КСВ-метр. Его можно купить или взять в аренду. Затем:

  • включите рацию и установите ее переключатель в положение SWR;
  • нажмите передачу на тангенте и регулятором КСВ-метра выведите стрелку на максимум;
  • щелкните REF и снова нажмите на тангенту;
  • посмотрите, что показывает стрелочка на шкале SWR – это и есть ваш КСВ.

Он, конечно же, будет далек от идеала-единицы, но зато вам есть теперь чем заняться. Кстати, при показателе в пределах:

  • 1,1-1,5 работать можно;
  • 1,5-2,5 – в принципе удовлетворительно;
  • больше 2,5 – нужно поработать.

Что делать? Это предмет отдельной большой статьи или повод обратиться к мастеру, знающему, что такое КСВ и как с ним работать.

Купить прибор для определения КСВ вы можете прямо сейчас на нашем сайте. В каталоге вашему вниманию представлены профессиональные и любительские модификации брендов VEGA и Optim, которые можно использовать не только при установке антенны, но и для постоянного мониторинга работы радиостанции.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector