Im Fernmeldewesen ist Verhältnis der stehenden Welle (SWR) das Verhältnis des Umfangs einer teilweisen stehenden Welle an einem Antiknoten (Maximum) zum Umfang an einem angrenzenden Knoten (Minimum) in einer elektrischen Übertragungslinie.

Der SWR wird gewöhnlich definiert, wie ein Stromspannungsverhältnis den VSWR genannt hat, (hat manchmal "viswar" ausgesprochen

) für das Stromspannungsverhältnis der stehenden Welle. Zum Beispiel zeigt der VSWR-Wert 1.2:1 einen maximalen Umfang der stehenden Welle an, der 1.2mal größer ist als der minimale Wert der stehenden Welle. Es ist auch möglich, den SWR in Bezug auf den Strom zu definieren, auf den ISWR hinauslaufend, der denselben numerischen Wert hat. Das Macht-Verhältnis der stehenden Welle (PSWR) wird als das Quadrat des VSWR definiert.

SWR wird als ein Leistungsfähigkeitsmaß für Übertragungslinien, elektrische Kabel verwendet, die Radiofrequenzsignale führen, die zu Zwecken wie das Anschließen von Radiosendern und Empfängern mit ihren Antennen und dem Verteilen von Kabelfernsehsignalen verwendet sind. Ein Problem mit Übertragungslinien besteht darin, dass Scheinwiderstand-Fehlanpassungen im Kabel dazu neigen, die Funkwellen zurück zum Quellende des Kabels zu widerspiegeln, die ganze Macht hindernd, das Bestimmungsort-Ende zu erreichen. SWR misst die Verhältnisgröße dieses Nachdenkens. Eine ideale Übertragungslinie würde einen SWR 1:1 mit der ganzen Macht haben, die den Bestimmungsort und keine widerspiegelte Macht erreicht. Ein unendlicher SWR vertritt ganzes Nachdenken, mit der ganzen widerspiegelten Macht treten das Kabel zurück. Der SWR einer Übertragungslinie kann mit einem Instrument genannt einen SWR Meter und Überprüfung gemessen werden, dass der SWR ein Standardteil der Installation und des Aufrechterhaltens von Übertragungslinien ist.

Beziehung zum Reflexionskoeffizienten

Der Stromspannungsbestandteil einer stehenden Welle in einer gleichförmigen Übertragungslinie besteht aus der Vorwärtswelle (mit dem Umfang) überlagert auf der widerspiegelten Welle (mit dem Umfang).

Nachdenken kommt infolge Diskontinuitäten wie ein Schönheitsfehler in einer sonst gleichförmigen Übertragungslinie vor, oder wenn eine Übertragungslinie mit dem anderen begrenzt wird als sein charakteristischer Scheinwiderstand. Der Reflexionskoeffizient wird so definiert:

ist eine komplexe Zahl, die sowohl den Umfang als auch die Phase-Verschiebung des Nachdenkens beschreibt. Die einfachsten Fälle, wenn der imaginäre Teil dessen Null ist, sind:

• : maximales negatives Nachdenken, wenn die Linie, gekurzschlossen wird
• : kein Nachdenken, wenn die Linie, vollkommen verglichen wird
• : maximales positives Nachdenken, wenn die Linie offen umkreist wird.

Für die Berechnung von VSWR ist nur der Umfang, angezeigt durch ρ, von Interesse. Deshalb definieren wir

An einigen Punkten entlang der Linie mischen sich die zwei Wellen konstruktiv ein, und der resultierende Umfang ist die Summe ihrer Umfänge:

An anderen Punkten mischen sich die Wellen zerstörend ein, und der resultierende Umfang ist der Unterschied zwischen ihren Umfängen:

Das Stromspannungsverhältnis der stehenden Welle ist dann gleich:

Da ρ, der Umfang dessen, immer in der Reihe [0,1] fällt, ist der VSWR immer  +1.

Der SWR kann auch als das Verhältnis des maximalen Umfangs der elektrischen Feldkraft zu seinem minimalen Umfang definiert werden.

Weitere Analyse

Um das Verhältnis der stehenden Welle im Detail zu verstehen, müssen wir die Stromspannung (oder, gleichwertig, die elektrische Feldkraft) an jedem Punkt entlang der Übertragungslinie jederzeit rechtzeitig berechnen. Wir können mit der Vorwärtswelle beginnen, deren Stromspannung weil eine Funktion der Zeit t und der Entfernung x entlang der Übertragungslinie ist:

wo A der Umfang der Vorwärtswelle ist, ist ω seine winkelige Frequenz, und k ist die Welle-Zahl (gleich ω, der durch die Geschwindigkeit der Welle geteilt ist). Die Stromspannung der widerspiegelten Welle ist eine ähnliche Funktion, aber räumlich umgekehrt (wird das Zeichen von x umgekehrt), und hat durch den Reflexionskoeffizienten ρ verdünnt:

Die Gesamtstromspannung auf der Übertragungslinie wird durch den Überlagerungsgrundsatz gegeben, der gerade eine Sache ist, die zwei Wellen hinzuzufügen:

Mit der trigonometrischen Standardidentität kann diese Gleichung zur folgenden Form umgewandelt werden:

wo

Diese Form der Gleichungsshows, wenn wir einige der Details ignorieren, dass die maximale Stromspannung mit der Zeit V in einer Entfernung x vom Sender die periodische Funktion ist

Das ändert sich mit x von einem Minimum zu einem Maximum dessen, wie wir in früher gesehen haben, hat Diskussion vereinfacht. Ein Graph gegen x, im Fall wenn ρ = 0.5, wird unten gezeigt. Das Maximum und Minimum V in sind Perioden und und sind die Werte, die verwendet sind, um den SWR zu berechnen.

Es ist wichtig zu bemerken, dass dieser Graph das sofortige Stromspannungsprofil entlang der Übertragungslinie nicht zeigt. Es zeigt nur den maximalen Umfang der Schwingung an jedem Punkt. Die sofortige Stromspannung ist eine Funktion sowohl der Zeit als auch Entfernung, so konnte nur völlig durch einen dreidimensionalen oder belebten Graphen gezeigt werden.

Praktische Implikationen von SWR

Der allgemeinste Fall, um SWR zu messen und zu untersuchen, ist, wenn er installiert und das Übertragen von Antennen abstimmt. Wenn ein Sender mit einer Antenne durch eine Futter-Linie verbunden wird, muss der Scheinwiderstand der Antenne und Futter-Linie genau für die maximale Energieübertragung von der Futter-Linie bis die Antenne zusammenpassen, um möglich zu sein. Der Scheinwiderstand der Antenne ändert sich gestützt auf vielen Faktoren einschließlich: Die natürliche Klangfülle der Antenne an der Frequenz, die, der Höhe der Antenne über dem Boden und der Größe der Leiter wird übersendet, hat gepflegt, die Antenne zu bauen.

Wenn eine Antenne und feedline das Zusammenbringen von Scheinwiderständen nicht haben, kann etwas von der elektrischen Energie nicht vom feedline bis die Antenne übertragen werden.

Der Antenne nicht übertragene Energie wird zurück zum Sender widerspiegelt.

Es ist die Wechselwirkung dieser widerspiegelten Wellen mit Vorwärtswellen, die Muster der stehenden Welle verursacht. Widerspiegelte Macht hat drei Hauptimplikationen in Radiosendern: Energieverlust-Zunahme von Radio Frequency (RF), Verzerrung auf dem Sender wegen der widerspiegelten Macht von der Last und dem Schaden am Sender können vorkommen.

Das Zusammenbringen des Scheinwiderstands der Antenne zum Scheinwiderstand der Futter-Linie wird normalerweise mit einem Antenne-Tuner getan. Der Tuner kann zwischen dem Sender und der Futter-Linie, oder zwischen der Futter-Linie und der Antenne installiert werden. Beide Installationsmethoden werden dem Sender erlauben, an einem niedrigen SWR jedoch zu funktionieren, wenn der Tuner am Sender installiert wird, wird die Futter-Linie zwischen dem Tuner und der Antenne noch mit einem hohen SWR funktionieren, zusätzliche RF Energie veranlassend, durch den feedline verloren zu werden.

Viele Amateurbordfunker denken, dass jeder Scheinwiderstand eine ernste Sache falsch anpasst. Macht-Verlust wird zunehmen, wie der SWR zunimmt. Zum Beispiel wird eine Dipolantenne, die abgestimmt ist, um an 3.75 MHz — dem Zentrum des 80-Meter-Amateurwellenbereiches zu funktionieren — einen SWR ungefähr 6:1 an den Rändern des Bandes ausstellen. Jedoch, wenn die Antenne mit 250 Fuß von RG-8A gefüttert wird, schmeicheln, der Verlust wegen stehender Wellen ist nur 2.2 DB, die einem kleinen Verlust ähnlich sein können, aber auf einer logarithmischen Skala sind. Wenn sie einen typischen 100W Sender auf dem HF Band führen, würden 2.2 DB des Verlustes die Produktionsmacht zu 60W reduzieren. Das ist die 40-%-Verminderung der Macht. Futter-Linienverlust nimmt normalerweise mit der Frequenz zu, so muss VHF und über Antennen nah zum feedline verglichen werden. Dasselbe 6:1 passt zu 250 Fuß von RG-8A falsch an schmeicheln würde 10.8 DB des Verlustes an 146 MHz übernehmen. Jedoch würde eine Länge von 250 Fuß wahrscheinlich für 2-M-VHF-Radios nicht verwendet. Antennen für das 80-M-Band schließen oft große oder komplizierte Designs ein, die normalerweise auf einem hohen Turm mit großen Entfernungen bestiegen sind, die zwischen Gebäuden und so dem Sender erforderlich sind. VHF verlangt eine viel kleinere Antenne, und wenn, auf einem hohen angetriebenen Wiederholenden verwendet, keinen sehr hohen Turm hat. Der allgemeinste Gebrauch des 2-M-Bandes ist bewegliche einzelne oder Doppelband-VHF oder Mobiltelefone der VHF/UHF. Auch teilweise wegen der typischen Produktionsmacht eines VHF-Bandes ist 50W wegen der FCC Voraussetzung von RF Aussetzungseinschätzungen, die auf der Macht geführt werden müssen, die größer ist als 50W im 2-M-Band. Das 50W mit den 250 Fuß des Kabels würde auf einen winzigen 5W mit 10 DB des Verlustes reduziert. Bei der selteneren Gelegenheit, wo eine lange Übertragungslinie für 146 MHz, eine höhere Qualität erforderlich ist, würde niedrige Verlust-Übertragungslinie statt des relativ preiswerten RG-8A verwendet.

Implikationen von SWR auf medizinischen Anwendungen

VSWR kann auch einen schädlichen Einfluss nach der Leistung gestützter medizinischer Anwendungen der Mikrowelle haben. In der Mikrowelle electrosurgery eine Antenne, die direkt ins Gewebe gelegt wird, kann kein optimales Match mit dem feedline immer haben, der auf einen SWR hinausläuft. Die Anwesenheit von SWR kann Mithörbestandteile betreffen, die verwendet sind, um Macht-Niveaus zu messen, die die Zuverlässigkeit solcher Maße zusammenpressen.

Siehe auch

• Geben Sie Verlust zurück
• Zeitabschnitt-Reflektometer
• SWR Meter
• Scheinwiderstand
• Fehlanpassungsverlust

Weiterführende Literatur

• Die Grundsätzlichen Grundsätze der Vektor-Netzanalyse, Anwendungszeichen von Hewlett Packard 1287-1, 1997 http://www.hpmemory.org/an/pdf/an_1287-1.pdf verstehend

Links

• Nachdenken und VSWR Eine Blitz-Demonstration des Übertragungsliniennachdenkens und VSWR
• VSWR — Ein Online-Umwandlungswerkzeug zwischen VSWR, geben Sie Verlust und Reflexionskoeffizienten zurück
• Übertragung Lines/SWR — ARRL Technischer Informationsdienst
• VSWR Online-Rechenmaschine