Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Megger
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Jak ustawić rezonans anteny i SWR?

Rocho82 15 Lut 2012 03:48 15764 32
  • #31 15 Lut 2012 03:48
    Driver-
    Poziom 38  

    Nie miałem czasu na śledzenie tematu, a autor prosił na PW o pewne wyjaśnienie. Na pytanie o zmianę rezystancji promieniowania i strat (składowa R anteny) - w obrębie częstotliwości kilkudziesięciu kanałów pasma CB zmienia się ona w niewielkim stopniu, ale też w pewnym stopniu zależy od częstotliwości chociażby ze względu na zjawisko naskórkowości występujące w przewodach anteny. Nie są to zmiany zasadniczo znaczące ale występują. Natomiast składowa reaktancja ±jX zależy od indukcyjności i pojemności anteny oraz częstotliwości zatem zmienia się ona w dużo większym stopniu. Składowa jX ma większy wpływ na wskazania analizatora z wykresu powyżej. Zmieniając fizyczną długość anteny i dobierając wymiary tak aby pracowała w rezonansie składowa R zmienia się w niewielkim stopniu w porównaniu do zmian składowej jX.

    Żytni napisał:
    Ważniejsze jest to, co się z ową odbitą dzieje, gdy już wróci do nadajnika. I tak: Pół biedy, gdy kabel ma długość rezonansową. Wtedy w zależności od tego, czy ma on długość równą wielokrotności parzystej czy nieparzystej dł. fali w kablu, napięcie odbitej dodaje się do napięcia stopnia mocy, albo odejmuje. Wtedy występuje zjawisko określane jako transformacja impedancji, i w praktyce korzysta się z tego zjawiska dość często.
    Transformacja w liniach występuje bez względu na jej długość, inaczej mówiąc występuje przy każdej długości linii. Ale jeden przypadek jest najbardziej szczególny. Tym przypadkiem jest kiedy długość linii i długość fali w linii osiągają wartości równe 1/2λ, wtedy transformacja wynosi 1:1. Nie ma znaczenia czy występują odcinki parzyste lub nieparzyste wielokrotności 1/2λ i co najciekawsze przy tych długościach impedancja charakterystyczna linii nie ma znaczenia. Możemy wymierzyć odcinki dla dowolnej linii 50Ω, 75Ω, 300Ω lub dowolnej innej linii o dowolnej impedancji. Dla każdej długości linii można wyznaczyć transformację dla R i jX. Linia może być obciążona dowolną impedancją Z2 (Z2=R2+jX2) wtedy na wejściu linii o impedancji charakterystycznej Z0 wystąpi impedancja wejściowa Z1, której wartość można obliczyć do celów praktycznych ze wzoru:
    Z1=Z0((Z2+jZ0 tgβl)/(Z0+jZ2 tgβl))
    gdzie:
    β=2Π/λk [rad], [m]
    l - długość linii [m]
    wzór jest słuszny dla linii bez strat. Z2 jest liczbą zespoloną, wiec na takich liczbach należy wykonać obliczenia.
    Żytni napisał:
    Gorzej, gdy kabel nie jest w rezonansie. Wtedy (między innymi) odbita wraca trochę przed lub trochę po fali nadajnika, czyli zachowuje się częściowo jak dodana pojemność/indukcyjność - znaczy rozstraja elementy rezonansowe stopnia mocy - i to zjawisko może być znacznie groźniejsze niż sama strata mocy przez odbicie od niedopasowanej anteny.
    Absolutnie nie rozstraja w żaden sposób obwodów rezonansowych jedynie te obwody, o parametrach skupionych LC transformują Z1 do źródła o impedancji Z i tam do prądu płynącego przez Z dodaje się lub odejmuje prąd fali odbitej który jest przesunięty w fazie względem prądu IZ. Przesuniecie fazowe fali odbitej jest równe kątowi fazowemu α związanemu jX. Dla przypomnienia linia ma rozłożone parametry LC.




    Żytni napisał:
    Wskazaniami WFS sugerować się nie musisz. Antena przede wszystkim musi być w rezonansie, gdyż poza rezonansem jej skuteczność gwałtownie maleje.
    No z tym "gwałtownie maleje" to przesadziłeś Tabelka SWR. Fala padająca i odbita.
    Żytni napisał:
    Ale zestrojona - być musi, a do tego lepsza od reflektometru jest sonda w.cz.
    Widzę, z całym uszanowaniem, że jesteś"niewolnikiem" SWR. Co do sondy wcale nie jestem przekonany że jej wskazania będą dokładniejsze niż wskazania reflektometru. Wyobraź sobie że masz antenę, która w jakimś punkcie ma idealne dopasowane a na krańcach badanego pasma SWR nie przekracza wartości 1,3. Twoja sonda działa na zasadzie pomiaru technicznego, przy czym bezpośrednio możemy mierzyć jedynie napięcie. Pomiędzy napięciem anteny w rezonansie a napięciami na skraju pasma różnica wyniesie max ~1,7%. Dodatkowo powstaną zafałszowania wynikające ze zmiany impedancji anteny, która to impedancja doda lub odejmie się z rezystancją 500Ω, zatem wypadkowa oporność wejściowa sondy również się zmieni co spowoduje niewielką zmianę napięcia wyjściowego nadajnika.
    Twierdzenie że za pomocą reflektometru nie można zmierzyć impedancji anteny jest błędne. SWR=Z1/Z0 lub SWR=Z0/Z1 w zależności która z tych wartości jest większa. Ale mierząc SWR otrzymamy takie same wskazania dla dwóch wartości impedancji Z1 SWR=50/38,45=1,3 i SWR=65/50=1,3 zatem nie jesteśmy w stanie określić którą z tych wartości ma antena. Ale wystarczy szeregowo włączyć rezystor 10÷15Ω aby reflektometr wskazał czy wartość impedancji anteny jest większa czy mniejsza od wartości charakterystycznej Z0 linii. Włączając rezystor o wartości 10Ω przy wartości Z1=38,45Ω otrzymamy 48,45Ω więc SWR=50/48,45=1,032 przy 65Ω mamy 75Ω SWR=75/50=1,5. Wiedząc czy impedancja anteny jest mniejsza czy większa impedancje obciążenia (anteny) można już łatwo wyliczyć. Stosując długości 1/2λk mamy pewność że taką wartość ma antena.

    Rocho82 jeśli zależy Ci na dokładniejszych pomiarach polecam metody mostkowe, w tym mostki o oporności wejściowej 50Ω a otrzymasz o wiele dokładniejsze pomiary. Mostki szumowe wskażą zarówno R jak i jX anteny, ich konstrukcja jest prosta i są łatwe do wykonania, nie angażują nadajnika więc ten nie jest narażony na żadne uszkodzenia, gdyż mierząc mostkiem szumowym korzystamy jedynie z odbiornika. Jedynym problemem może być wyskalowanie skal wskazujących R i jX. Mierząc na mostkach ręcznych dodatkowo musimy przeliczać z otrzymanego jX indukcyjność lub pojemność. Ale znając zarówno R jak i jX anteny można wyliczyć moduł |Z|, Z1 oraz SWR czy kąt α, czyli dowiedzieć się o wiele więcej o antenie. Bez stosowania sond wszelkiej maści czy reflektometrów, których jakość niejednokrotnie jest niska i nie nadaje się do pomiarów a jedynie coś tam wskazuje.

  • Megger
  • #32 15 Lut 2012 12:25
    Żytni
    Poziom 21  

    Wstęp:
    Ja również zostałem poproszony na P.W. przez Autora o zaistnienie w temacie, i przedstawienie sprawy z mego punktu widzenia.
    Z założenia - staram się wyjaśnić zagadnienie jak najprościej, co wiąże się jednak z pewnymi uproszczeniami. Przy całym szacunku dla wiedzy p. Driver - nie rozumiem intencji komentarza. No bo jeśli idzie o uproszczenia - to bywa, że kogoś znającego zagadnienie dogłębnie, owe uproszczenia mogą drażnić. Poprawiają jednak znacznie czytelność przekazu.
    Ad 1:
    Ale w takim razie by utrzymać się w konwencji dodajmy, że nigdzie nie napisałem, iż przy długości dowolnej kabla z odbitą - transformacja nie zachodzi.
    Różnica między zachowaniem linii mieszczącej 1/2 fali a linią mieszcząca 1/4 fali jest zasadnicza. Dla 1/2λ (R_obc./ R_linii)*R_linii =R_obc, a dla 1/4 λ (R_linii/R_obc..)*R_linii ≠R_obc.
    Ad 2.
    Czy rozstraja... Można to w prosty sposób sprawdzić obciążając generator linią o dł. rezonansowej ze sztucznym obciążeniem dającym odbitą, zestroić "na ostro" stopień mocy , zmierzyć odp. moce, i obliczyć sprawność stopnia mocy. Powtórzyć pomiary z nierezonansową linią nie zmieniając zestrojenia stopnia mocy. Sprawdzić, czy korekcja strojenia poprawiła sprawność stopnia mocy. No i jak mniemam, korekta była potrzebna.
    Oczywiste jest, że kabel korzystając z chwili wolności nie pokręcił cichcem rdzeniem w cewce, ani nie podmienił pojemności, ale odbita przychodząca nie w fazie, powoduje, że obwody rezonansowe nadajnika przestają być optymalnie zestrojone. I w tym sensie - zdecydowanie rozstraja.
    Ad 3.
    Czy przesadziłem... Parametr niewymierny :) A co do meritum - to rozważ, proszę, stosunek mocy nadajnika, do natężenia pola - bo procentowa wartość odbitej, to nie wszystko. Na marginesie (liegkoszczipatielno) - owa odbita wcale nie musi być tracona - co ma miejsce właśnie przy liniach o długości rezonansowej. (też uproszczenie)
    Ad 4.
    Niewątpliwą zaletą reflektometra jest to, że jest przyrządem "przelotowym" i stąd zapewne jego popularność. Jednakże posługiwanie się nim nie jest ani sprawą prostą, ani bezpieczną, przez wzgląd na możliwość popełnienia błędów zasadniczej wagi w sposobie dokonywania pomiaru/ów, i interpretacji wyników tychże. Stąd, na przykład, coponiektórzy miłośnicy SWR-a tną kabel do chwili gdy ów przyrząd zgodnie z prawami fizyki przestanie cokolwiek wskazywać, i ogłaszają wtedy światu, iż ów brak wskazań jest właśnie widomym dowodem na idealne zestrojenie anteny... Tych niejednoznaczności jest znacznie więcej (np. czy odbita dowodzi mniejszej czy większej impedancji obc. od imp. linii, co przy niewielkim zakresie zmian częstotliwości, braku doświadczenia => nieznajomości właściwości konkretnego obciążenia - ciężko stwierdzić), stad zabawa WFS-miarką jest jak wejście na pole minowe szczególnie dla kogoś bez doświadczenia. A co do sondy: Jest tańsza, prostsza w budowie i obsłudze od miernika WFS, i raczej nie występuje ryzyko złej interpretacji wyników pomiarów. Zasadniczym zadaniem sondy jest pomoc w zestrojeniu anteny, a strojenie to, polega na znalezieniu przy pomocy owej sondy, lokalnego ekstremum impedancji - kombinując w tym celu z częstotliwością nadajnika i długością anteny. Jak tu się można pomylić? A co do wartości rez. promieniowania, to z wystarczająca dokładnością można ją wyliczyć (w rezonansie/lok. ekstremum imp.) z prawa Ohma traktując antenę jak rezystor. Powtórzę jeszcze na wszelki przypadek, że jeśli stroi się antenę zasilaną kablem - to kabel ten musi mieć dł. rezonansową dla częstotliwości środka pasma w którym będzie badana/strojona antena, i że pomiary są tym dokładniejsze, im bliżej tej częstotliwości się znajdują. O zaletach możliwości szacowania jakości kabla - nie wspomnę.
    Poza wszystkim - pragnę zauważyć, że owa "sonda" jest namiastką wobuloskopu - wersją light => z ręcznym napędem przestrajania generatora, i zapisem wyników pomiarów w rozumie lub na karteluszku. W niczym jednak nie zmniejsza to użyteczności urządzenia, no i też taka wersja "light" ma zdecydowanie większe walory dydaktyczne.

  • Megger
  • #33 04 Kwi 2012 14:45
    Rocho82
    Poziom 12  

    Dziękuje wszystkim za zabranie głosu w temacie. Informacje zawarte powyżej myślę, że wyjaśnią wielu zrozumieć jak wygląda spraw rezonansu. Moim zdaniem wiedza teoretyczna nie zastąpi praktyki.