Quel est le rapport d'onde stationnaire de tension (VSWR) dans les systèmes RF ?

Le rapport d'onde stationnaire en tension (VSWR) est un paramètre fondamental qui mesure l'efficacité de la transmission d'énergie radiofréquence (RF) d'une source à une charge via une ligne de transmission. Une façon simple de mesurer le VSWR consiste à trouver le rapport de tension le plus élevé au plus bas dans une onde stationnaire créée sur une ligne de transmission en raison d'une inadéquation d'impédance. Dans cette FAQ, nous abordons les bases du VSWR, notamment comment le mesurer et l'effet d'un VSWR élevé sur les systèmes RF.

Le ROS se produit lorsque la source, la ligne de transmission et la charge d'un système RF présentent des impédances inadaptées. Dans un système idéal avec une impédance parfaitement adaptée (généralement 50 Ω ou 75 Ω), le ROS est égal à 1, ce qui indique un transfert de puissance de 100 %.

Comment le ROS est-il mesuré et calculé ?

Le ROS est toujours égal ou supérieur à 1 ; un ROS de XNUMX représente la puissance totale transférée à la charge. Lorsqu'une discordance se produit, une partie de la puissance est réfléchie vers la source, créant des ondes stationnaires. Plus la discordance est importante, plus le ROS est élevé.

Figure 1 montre que lorsque l'impédance de la source et de la charge correspond, il n'y a pas de puissance réfléchie, mais une inadéquation d'impédance conduit à une puissance réfléchie. La forme d'onde verte est la tension sortante de la source, la forme d'onde rouge est la tension entrante vers la source et la forme d'onde violette est le ROS. Les tensions les plus élevées et les plus basses sont respectivement de 1.5 V et 0.5 V, ce qui conduit à un ROS de 1.5/0.5=3.

Les propriétés de réflexion peuvent également aider à mesurer le ROS. Figure 2 montre un circulateur connecté entre la source (entrée) et la charge (sortie), qui peut être connecté à un analyseur de réseau vectoriel RF pour mesurer le coefficient de réflexion (Γ).

Une fois la valeur du coefficient de réflexion (Γ) obtenue, elle peut être substituée dans une formule standard (Figure 3) pour mesurer le ROS. Comme mentionné dans la figure 3, la valeur du coefficient de réflexion est également couramment utilisée pour trouver la puissance réfléchie (%), la puissance directe (%), la perte de retour (dB) et la perte de désadaptation (dB).

La perte de retour et la perte de désadaptation sont également des paramètres importants dans le domaine du ROS. La perte de retour est la différence entre la puissance directe et la puissance réfléchie, tandis que la perte de désadaptation est la perte de puissance causée par une désadaptation d'impédance.

Quels sont les effets d’un ROS élevé ?

Un ROS élevé endommage les amplificateurs de puissance de l'émetteur en raison de l'augmentation des niveaux de tension et de courant sur la ligne d'alimentation. Ces niveaux de tension et de courant accrus endommagent également considérablement la ligne d'alimentation en surchauffant les câbles et les lignes de transmission.

Un ROS élevé signifie qu'il existe des retards entre les ondes sortantes et entrantes, ce qui entraîne des distorsions du signal. En conséquence, le signal est infiltré par un bruit accru et une clarté du signal réduite. Par conséquent, les signaux déformés entraînent une diminution de la portée et de la fiabilité des communications et une efficacité de rayonnement de l'antenne compromise.

Sur la base des formules de la section précédente, Figure 4 montre un tableau sur la façon dont un ROS croissant affecte la perte de retour, le % de perte de puissance/tension, le coefficient de réflexion et la perte de désadaptation. Pour un ROS de 1, cela indique une perte de retour infinie et le reste des paramètres est nul. C'est la condition idéale que tout ingénieur RF vise.

Cependant, dans les cas réels, les valeurs du ROS sont généralement plus élevées et une valeur de 1.5 ou moins est considérée comme bonne, tandis que celles comprises entre 1.5 et 2 sont considérées comme acceptables. Un ROS compris entre 2 et 3 est une mauvaise correspondance ; si la valeur dépasse 3, elle conduit à une défaillance critique. Les valeurs des paramètres de ligne de transmission correspondantes pour ces valeurs de ROS sont également présentées dans la figure 4.

Résumé

Le ROS est une spécification importante pour les produits et composants liés aux systèmes RF. Un système RF peut communiquer efficacement de la source à la charge via la ligne de transmission. La valeur du ROS constitue également la base pour obtenir d'autres valeurs de paramètres importantes, telles que la perte de retour et la perte de désadaptation. L'exploitation d'un système RF avec une perte de puissance minimale et une qualité de signal améliorée est possible avec tous ces paramètres.

Références

Rapport d'onde stationnaire en tension (ROS) / Coefficient de réflexion Perte de retour / Perte par désadaptation, Granite Island Group
Qu'est-ce que le ROS – Guide simple pour les débutants en RF, FMUSER International Group Limited
Comment le ROS affecte les performances d'une antenne RF, Samuel Olabisi, LinkedIn
Comprendre le rapport d'ondes stationnaires : ROS et ROS #SWR #VSWR, YouTube
Calculateur de perte de retour en cas de non-concordance – VSWR, NorthEast RF
MESURE DU ROS, Microwave Techniques GmbH
Comprendre le ROS et la perte de retour, YouTube
Puissance réfléchie et ROS, 0x9900
Qu'est-ce que le ROS ?, tout ce qui concerne la RF

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