SWR meter


SWR meter

redbox.gif (41 octets)

De benaming kan verwarring scheppen en doet dat frequent ook. Het heeft te maken met de weerkaatsing van RF energie maar is niet het "reflectie coëfficient". Daarom lijkt het toch nuttig om hier wat duidelijkheid te brengen.

Uit de studie van transmissielijnen hebben we geleerd (of zullen we zien) dat het gedrag van energie welke we naar de straler of verbruiker wensen te sturen niet eenvoudig te doorzien is. We geven een aangepaste heropfrissing:
Staandegolf verhouding volgt uit een misaanpassing van belasting aan de lijn. Een deel van het vermogen wordt hierdoor naar de bron terug gestuurd. VSWR (voltage standing ratio of staande golf verhouding gebaseerd op spanning is de verhouding van maximum spanning op minimum spanning. Men kan het zelfde doen door te steunen op stroom.
Reflectiecoëfficient betekent de verhouding van uit op gereflecteerd vermogen.
Twee formules:
Reflectie coëfficient : ρ zijnde het reflectie coëfficient. Wie zegt P zegt ook V en daar wordt op gesteund
Men kan omrekenen, en dit geeft: Naargelang Zo of Zuit het groots is.


Dit alles om terug duidelijk te maken dat door spanningen te meten men de VSWR kan bepalen.

Er bestaat nogal wat spraak verwarring maar hopelijk vindt U hier wat duidelijkheid. Herken duidelijk het verschil tussen het reflectie coëfficiënt en staande golf verhouding
Dikwijls worden alle zonden bij een minder goede verbinding op de rug van deze faktor geschoven. Een VSWR van 1 wil nog niet zeggen dat alles OK is. Uw coax of voedingslijn kan naargelang de kwaliteit en staat zelfs alle RF energie opsouperen, en dan ??
VSWR geeft U een idee van de aanpassing en enkel dat. Bijna steeds is dat direct na de zender bekeken. Wat er daarna gebeurt , ja dat is de vraagt met een antwoord dat de moeite waard is. Zijn er geen te grote verliezen, straalt Uw antenne en is de richting volgens gewenst??? Wat een problemen? Wat te denken van een weerstand van 50 Ω die is toch ook aangepast ?
U hebt stof tot nadenken en eventueel herlezen van het betreffend hoofdstuk.
In elk geval, U moet deze faktor kunnen meten...
ros5.jpg (4618 octets) ros6.jpg (4129 octets)
U weet nog ? :

Omdat "feeders" en wat er omheen gebeurt belangrijk is en er nogal wat over over gepraat wordt maar niet steeds met voldoende kennis geven we nog een omschrijving. Het uitgestuurde vermogen botst op de verbruiker. Enkel als goed aangepast werd zal er niets terug naar de bron gereflecteerd worden. Meestal is er wel wat vermogen dat terug keert. Bedenk dat elke "feeder" (of geleider) zelf ook vermogen in warmte omzet. Dit zowel heen als terug. Teruggekaatst botst op de zender uitgangstrap waar weerom het zelfde kan gebeuren als er tussen de impedanties wat verschil is. We kennen dit fenomeen als staande golven van RF energie. Geen spanning of stroom als er geen vermogen is. Wiskundig kan alles prima becijferd worden , maar wees gerust, niet op deze plaats gaan we er tijd aan besteden. Onnodig te twijfelen dat door deze reflecties er energie in de geleiders (coax of andere) in warmte wordt omgezet. Er is meer, ook de eindtrap werkt ongevraagd dit verlies in de hand. door de misaanpassing wordt in de eindtrap een deel in warmte omgezet. Het zal niet verbazen dat overmatig opwarmen van de eindtrap de zwanengang kan betekenen.
Eens aan die trap gaan voelen kan een idee van misaanpassing geven.

Nog VSWR ?

Om reden van misaanpassing

Uw zend - antenne installatie kan als hier rechts voorgesteld worden. Als EN, uitgangs impedantie van de zender (generator), EN de karakteristieke impedantie van de coax (feeder), EN belasting (antenne) identiek zijn dan worden : een deel van het uitgezonden vermogen door de coax in warmte omgezet. De lengte en de frequentie bepalen de hoeveelheid warmte (verlies). Wat nog overblijft aan de belasting wordt door de antenne EN warmte in de antenne omgezet. De verhouding wordt bepaald door de stralingsweerstand en ohmse weerstand van de antenne.

ros1.gif (1378 octets)

U zou een uitzondering zijn indien U erin slaagt de impedanties zuiver ohms over een zekere band te behouden. Dus het is allemaal wat complexer. Stof voor verdere studie.
Dit is niet alles. Het komt erop aan om een systeem op te zetten dat de mogelijkheid heeft om de verschillende spanningen weer te geven :

1 - de spanning van de generator
2 - de stroom doorheen de belasting R (antenne) dit is eenvoudig de spanningaval over deze klemmen

Men moet de mogelijkheid hebben om een vergelijking te maken en daaruit de gepaste conclusie te trekken :

1 - indien beide spanningen gelijk zijn dan betekend dit dat Ri en R identiek zijn
2 - in het andere geval zijn Ri en R verschillend wat we eigenlijk zoeken

Een VSWR meter doet niks anders. Hij toont dit aan en laat dit zien door een verschil aanduiding van de spanning heen en terug. Het is duidelijk een relatieve meting.

Voor de kenners, lijkt dit niet erg op de "Bird" meter waar we allemaal van dromen ?
Zeker, één en ander is heel wat vereenvoudigd maar het princiep is daar.
Voor ons gemak hebben we een grote bocht omheen de werkelijkheid genomen en enkel gesproken over zuivere weerstanden.

ros2.gif (1358 octets)

Hiernaast links ziet U een wat meer geëvolueerde toestand zoals we dit steeds in de werkelijkheid zullen tegen komen. U ziet de aanwezigheid van de condensator (spoel kan ook maar wat het ook is is afhankelijk van de omstandigheden). De impedantie zien we dus als Z= R-j/Cω
Zeker, er onstaat een faze verschuiving tussen stroom en spanning en bijgevolg is de impedantie van de belasting (antenne) niet meer als voorheen. Deze kan nog wel 50 Ω zijn maar reactief wat wel iets anders is. Ja, wat over het vergelijken van de beide spanningen waar het over ging ? zeker complexer.

Hoe zullen we nu een meting gaan uitvoeren?

ros3.gif (2298 octets)

Kijk hiernaast links en U herkend de fameuze brug montage.
X vertegenwoordigt de belasting, R1 et R2 zijn identiek en R3 staat voor de karakteritieke impedantie van het toestel.
Evenwicht bereiken we als R3 = aan X is. In deze toepassing zijn we minder geïnteresseerd in een evenwicht want dan is de belasting aangepast. Als er geen evenwicht is wensen we te weten hoe ver we van het evenwicht verwijderd zijn. Dit is de reden waarom er geen regeling te zien is om de brug in deze toestand te brengen.
De generator - onze zender- levert samen met R1 en R2 het nodige om verder te kunnen meten. De deler levert de nodige spanning om met deze van wat er in de belasting gebeurt te kunnen vergelijken. De spanning wordt ook wel eens de spiegelspanning genoemd van deze over X.
Het schema is op deze manier niet bruikbaar. Enige aanpassing is nodig om tot een toestel te komen zoals de meeste mensen in gebruik hebben.
ros4.gif (1766 octets) De tekening links is al wat beter. Uiterst rechts wordt het RF van de zender aangelegd. De karakteristieke impedantie is X Ω. Via een capasitieve spanningsdeler wordt een staal van de uitgang aan het meettoestel gelegd. Via de transformator volgens de wikkelverhouding wordt de andere spanning aan de brug gevoerd.
Dit evenredig met de stroom doorheen de belasting of belasting. Op deze wijze gaan we vergelijking van spanningen heen en terug doen.
Wat met de diodes ?

U zal wel begrijpen dat om te kunnen meten met een draaispoelmeter er diodes nodig zijn om DC te vormen. Toestellen voor zeer hoge frequentie benodigen aangepaste diodes , dat spreekt voor zich.

Beperkingen van zo een toestel. :

Realiseer U toch dat niet professionele toestellen maar een beperkt precisie vertonen. Meestal zal het voor ons geen bezwaar zijn. In frequentie mogen we ook niet te veel verwachten, zeker als het om zelfbouw gaat.
  • Ook dit toestel bezit een eigen specifieke impedantie welke liefst zo dicht mogelijk nabij deze van de bron gelegen is, feeder en verbruiker (antenne). Het is moeilijk te bereiken maar kom... Stabiliteit over de ganse frequentieband moet want men zou niet weten wat er bij gebruik aan de hand is .
  • Indien VSWR aanwezig door het toestel ingevoerd dan zijn de problemen niet meer te overzien. Wat er af te lezen valt zal nog weinig met de werkelijkheid gemeen hebben.
  • Weet dat als U meet tussen Uw bron en de feeder kabel en een lange coax in vergelijking met de frequentie het kan voorkomen dat U GEEN VSWR meet. Bij misaanpassing bij de verbruiker gaat een deel terug naar de bron. Opnieuw wordt het RF omgezet in verlies en kan zelfs VOLLEDIG door de coax verbruikt worden. Het lijkt erop dat Uw installatie prima in orde is hoewel de feederaanpassing en belasting het niet zijn.
  • Indien het mogelijk is zijn twee verschillende metingen nuttig.
  • Direct aan de uitgang van de bron ten einde een oordeel over de aanpassing in zijn geheel te kunnen doen..
  • En aan de verbruiker (vb antenne) om na te gaan of deze redelijk aangepast werd. In de praktijk zal dit zelden mogelijk zijn, helaas tenzij U akrobaat bent....

Zelf met al zijn beperkingen is dit een "must" van een toestel. Een goed en oordeelkundig gebruik kan U herstellingskosten van de zender vermijden. De aflezingen zijn relatief te interpreteren,... als U dat maar weet.
Een wat hoge VSWR zal bij een verbinding niet bepalend zijn maar mogelijk wel voor Uw installatie.


Terug naar RCL Home page. Bewerking : ON4AWN, Herman Van Meerbeeck