VSWR och Return loss

Från Täpp-Anders
Version från den 19 februari 2013 kl. 05.35 av Anders (Diskussion | bidrag)
Hoppa till: navigering, sök

Definitioner

VSWR - Voltage standing wave ratio
Return Loss - Backeffekt som en funktion av frameffekt i dB

Härledning via rent resistiv last

Betrakta:

Generator-Last.png

Där:

G är en ideell generator
Ri är den inre resistansen hos generatorn
RL är den yttre lasten
I är strömmen genom kretsen
URi är spänningen över inre resistansen
URL är spänningen över lasten

Effekten över lasten ges då av

P_{RL}=U_{RL} \cdot I

P_{Ri}=U_{Ri} \cdot I

I=\frac{U_G}{Ri+RL}

Antag ett fixt värde för Ri som är generatorns inre resistans. För att maximera strömmen i kretsen skall då RL vara så lågt som möjligt men då hamnar all spänning över Ri. För att produkten U_{RL} \cdot I skall bli så stor som möjligt följer att RL=Ri vilket enkelt kan verifieras.

Samma sak gäller för växelströmskretsen där dock Ri motsvaras av Zi (den komplexa inre impedansen) samt lasten beskrivs som ZL (den komplexa impedansen för lasten). Härvidlag uppstår flera möjligheter för anpassning eftersom det är totalvärdet av den resistiva samt den reaktiva lasten enligt:

Z=R+jX

Där X ges är den resulterande reaktansen enligt:

\omega = 2\pi f

X_L=j\omega L

X_C=\frac{1}{j\omega C}

X=X_L+X_C=j\omega L+\frac{1}{j\omega C}

Detta ger oss till sist


Z=R+j\omega L + \frac{1}{j\omega C}

Som synes blir anpassningen beroende på kapacitansen C och induktansen L frekvensberoende. Frekvensen är doch densamma över både Zi och ZL.

Förklaring

Båda måtten är ett mått på skillnaden mellan fram- och backeffekt mellan en missanpassad generator och en last. Används för att mäta graden av missanpassning och hur mycket av den framåtmatade effekten som kommer åter från en sändare.

Return loss i de flesta system anses acceptabel om den är > 20 dB när det gäller antenner, kabel och kontakt. Det betyder att 1% av den framåtmatade effekten återgår till sändaren, dvs den reflekterade effekten är 20 dB lägre än den framåtmatade och i det närmaste all effekt blir nyttoeffekt.

VSWR mäter samma sak men som spänningsförhållandet mellan fram- och återmatad effekt. 20 dBRL innebär då ca 1,22 i VSWR.

Formler

Return loss (RL) och VSWR kan beräknas ur varandra om den ena är given enligt följande samband:

\mathrm{VSWR}=\frac{1+10^{\frac{\mathrm{RL}}{20}}}{10^{\frac{\mathrm{RL}}{20}}-1}

<math>\mathrm{RL}=20log_{10}\left( \frac{\mathrm{VSWR}+1}{\mathrm{VSWR}-1} \right)