Что такое коэффициент стоячей волны

Другие названия:

• КСВ
• standing wave ratio
• SWR

Коэффициент стоячей волны (КСВ) характеризует степень согласования антенны и фидера (также говорят о согласовании выхода передатчика и фидера). И никоим образом не указывает ни на эффективность антенны, ни на её частотные характеристики.

• КСВ в линии передачи не зависит от внутреннего сопротивления источника электромагнитной волны (генератора) и (в случае линейной нагрузки) от мощности генератора.
• Значение КСВ в однородной линии передачи без потерь постоянно по всей длине линии передачи и не зависит от её длины.
• На практике всегда часть передаваемой энергии отражается и возвращается в передатчик. Отраженная энергия ухудшает работу передатчика и может его повредить. Повреждения, иногда приписываемые высокому КСВ, обычно вызывает работа выходного каскада передатчика на рассогласованную нагрузку.
• Стоячая волна образуется в волноводе в результате сложения падающей волны и отраженной от нагрузки (антенны) на конце волновода. Режим стоячей волны достигается при условии максимального отражения сигнала на конце линии передатчик-антенна. В следствие такого сложения в волноводе образуются статические максимумы и минимумы напряженности поля, т.е. сложение мощностей отраженного и падающего сигнала образует неравномерное распределение напряженности поля по всей длине волновода (кабеля).
• Коэффициент стоячей волны рассчитывается следующим образом:
  
  КСВ=(W_пад+W_отр)/(W_пад-W_отр)

  где:
          W_пад - амплитуда падающей волны
          W_отр - амплитуда отражённой волны
• КСВ полностью согласованной линии (нет отраженной волны) равен единице. На практике у антенн КСВ должен быть в районе от 1 до 2, но чем ближе к единице тем лучше.
• Высокий КСВ не обязательно указывает, что антенна работает плохо — эффективность излучения антенны определяется соотношением ее сопротивления излучения к общему входному сопротивлению.
• Низкий КСВ  не обязательно свидетельство того, что антенная система является хорошей. Напротив, низкий КСВ в широкой полосе частот является поводом для подозрений, что, например, в диполе или вертикальной антенне велико сопротивление потерь, обусловленное плохими соединениями и контактами, неэффективной системой заземления, потерями в кабеле, попаданием влаги в линию и т.д.
  Так, эквивалент нагрузки обеспечивает в линии КСВ=1, но он вообще не излучает, а короткая вертикальная антенна с сопротивлением излучения 0,1 Ом и потерями сопротивления 49,9 Ом излучает лишь 0,2% от поступающей мощности, обеспечивая при этом КСВ 1,0 в фидере.
• На КСВ в фидерной линии не влияет настройка антенного тюнера, установленного возле передатчика. Низкий КСВ в линии, достигнутый с помощью тюнера, обычно является свидетельством того, что в процессе настройки тюнера произошло рассогласование между передатчиком и входом антенного тюнера, и передатчик работает на несогласованную нагрузку.
• Значение КСВ зависит от многих факторов, например:
• волновое сопротивление СВЧ кабеля и источника СВЧ сигнала
• неоднородности, спайки в кабелях или волноводах
• качество разделки кабеля в СВЧ-соединителях (разъёмах)
• наличие переходных соединителей
• сопротивление антенны в точке подключения кабеля
• качество изготовления и настройки источника сигнала и потребителя (антенны и др.)
• и т.п.
• Следует различать величины КСВ и КСВН (коэффициент стоячей волны по напряжению): первая высчитывается по мощности, вторая - по амплитуде напряжения и на практике используется чаще. В общем случае эти понятия эквивалентны.
• Настройка антенны производится после её установки. Измерение и настройка производится с помощью специального прибора - КСВ-метра. Данный прибор подключается между радиостанцией и антенной (при помощи кабеля PL-PL):

• КСВ-метры, установленные на участке между антенной и фидером, не обеспечивают более точное измерение КСВ. КСВ в фидере не может регулироваться изменением длины линии. Если показания КСВ-метра при перемещении по линии существенно различаются, это может указывать на антенный эффект фидера, вызываемый током, текущим по внешней стороне оплетки коаксиального кабеля, и/или на плохую конструкцию КСВ-метра, но не на то, что КСВ изменяется вдоль линии.
• Любая реактивность, добавленная к существующей резонансной нагрузке (имеющей только активное сопротивление) с целью снижения КСВ в линии, вызовет только увеличение отражения. Самый низкий КСВ в фидере наблюдается на резонансной частоте излучающего элемента и совершенно не зависит от длины фидера.
• Если входное сопротивление антенны отличается от характеристического сопротивления фидерной линии, то сопротивление нагрузки передатчика может весьма значительно отличаться от характеристического сопротивления линии (если электрическая длина линии не кратна L/2), и от сопротивления в месте подключения к антенне. В этом случае импеданс нагрузки передатчика зависит еще и от длины фидера, который действует как трансформатор сопротивлений. В таких случаях, если не установлена подходящая цепь согласования между передатчиком и линией передачи, импеданс нагрузки может быть комплексным (т.е. иметь активную и реактивную составляющие), и с ним выходная схема передатчика может не справиться. В этом случае изменением длины линии передачи иногда удается обеспечить согласование нагрузки с передатчиком — именно это обстоятельство, скорее чем любые потери, связанные с КСВ, привело к возникновению многих неверных представлений о работе фидерных линий.