Измерение КСВ

[UR4III]

Tadas!
Вы как я понимаю УКаВист. И Вам действительно повторитель может быть и не нужен. В отличие от тех, кто работает на низкочастотных диапазонах. Далее, не одно поколение радиолюбителей повторитель использовало, не догадываясь что «повторяет» он только на резонансной частоте.
Распределение тока и напряжения по полотну антенны аналогично распределению тока и напряжения в линиях. В зависимости от сопротивления нагрузки линии изменения реактивности в ней и в антенне при перестройке по частоте могут носить противоположный характер. Т. е. если антенна настроена на резонансную частоту и запитана полуволновой линией, расчитанной на ту же частоту, то при перестройке по диапазону в антенне, допустим, появляется реактивность индуктивного характер, а в линии питания емкостного. Происходит полная или частичная их компенсация. Это свойство используется при согласовании антенн и при измерении входного сопротивления и резонансной частоты. Разумеется, если радиолюбитель понимает процессы, происходящие в линиях питания.

«Да нету отраженки !»
Tadas! Вы меня удивляете! Судя по Вашим постам, Вы по профессии радиоинженер или что-то возле этого. Давайте по порядку. Есть стоячая волна в повторителе? А, то как бы он трансформировал бы 1 к 1. Что измеряет КСВ-метр? Прямую и отраженную. Куда делась отражёнка? Жду вразумительного ответа.

«К стати, если взять очень (ну очень, очень) длинный кабель,
чтоб даже при идеальном согласовании с обеих концов мощность на нагрузке была близкой к нулю (при конкретной подводимой мощности), какой будет КСВ со стороны генератора, если конец линии замкнут или открыт (не важно) ?
Не является ли данное устройство идеальным нагрузочным сопротивлением ?»
Я что-то вопроса не понял. Пожалуйста, сформулируйте точнее.

Fcd!
Мы о Вас не забыли.

Владимир И.!
Можете рассказать, как кабель превращается из фидера в излучатель, если по всей цепочке колебательная система передатчика – фидер – антенна - ток и напряжение сдвинуты по фазе относительно друг друга на 90 градусов?

RU3AX!
Вас я тоже не понял. Вы не привели конкретной ссылки на то, что КСВ не зависит от длины линии питания при отличии сопротивления нагрузки от волнового сопротивления линии питания. Вы не опровергли ни одного предложения в моём подробном объяснении «как возможно иное».

« Насчет изменения входного сопротивления линии при КСВ не равном единице в зависимости от ее длины - истина в первой инстанции. КСВ только здесь не причем.»
Первое предложение я расцениваю как признание своей правоты. Второе… Я и привёл этот «частный случай», потому что многие не понимают, что они меряют, не понимают сущности КСВ.

По поводу «Вольперта-Смита». Я рекомендую читать книги довоенных или послевоенных годов издания вплоть до 70-ых. Тогда мало было катээнов и докторов.
А радиотехника, как часть физики, прекрасно описываясь мат. аппаратом, была изучена вдоль и поперёк уже в начале 30-ых годов.

Всего доброго. 73!

[RU3AX]

Автор оригинала Vlad UR 4 III
...многие не понимают, что они меряют, не понимают сущности КСВ.

Подписываюсь под этим высказыванием...

По поводу «Вольперта-Смита». Я рекомендую читать книги довоенных или послевоенных годов издания вплоть до 70-ых. Тогда мало было катээнов и докторов.

Я тоже. Поэтому и назвал Пистолькорса и Айзенберга. Правда у них есть недостатки - Пистолькорс, например, был академиком. Ну с кем не бывает? Из попроще могу порекомендовать, например, Д. Линде "Антенно-фидерные устройства" (1957 год). У него, правда, КСВ тоже не зависит от длины фидера, но это, по-видимому, ошибки молодости. Однако картинки у него убедительные...

А радиотехника, как часть физики, прекрасно описываясь мат. аппаратом, была изучена вдоль и поперёк уже в начале 30-ых годов.

Да уж. И именно тогда из тангенсов и арктангенсов и получилось, что КСВ не зависит от длины фидера. Впрочем, если их поменять на соответствующие гиперболические функции, то будет зависеть. Но только в одном смысле, о котором упоминул Тадас.

Речь идет о том, что в кабеле с потерями (это учитывают гиперболические функции) КСВ с ростом длины кабеля монотонно изменяется и только в одну сторону - "улучшается". В пределе можно легко получить КСВ=1 для разомкнутого или замкнутого на конце кабеля. Именно так (и это описано в литературе) делают эквиваленты антенны на УКВ...

[UN8FR]

Кстати, я включил между выходом КСВ-метра и антенной согласующее устройство (катушка с переменным конденсатором) и могу сделать КСВ=1
(с диполем на 40м) практически от 6000 до 7200 кгц. Вот мне тут не совсем ясно что я согласовываю: кабель или антенну ? Как я думаю резонанс антенны никуда не сдвигается. Кабель это так резонирует ?

[UR4III]

RU3AX!
К сожалению (а может быть к счастью) несколько запоздало понял, в чём причина наших разночтений. Коэффициент стоячей волны был введен для характеристики стоячей волны в линии питания. Причина образования стоячей волны – «нестыковка» сопротивления нагрузки с волновым сопротивлением линии. Действительно, ни максимумы, ни минимумы волн тока и напряжения от удлинения или укорочения линии не зависят! Вы на 100% правы.
Для меня (уверен, что и для большинства радиолюбителей) к.с.в. - показатель СОГЛАСОВАНИЯ генератора и нагрузки. Нагрузкой передатчика является антенно-фидерная система. Её входное сопротивление в случае рассогласования антенны с линией как раз и зависит от длины линии.
Думаю, что Вы согласитесь с этой причиной нашего спора.
Кстати, из-за этого разночтения у многих радиолюбителей возникло заблуждение, что при возникновении «стояка» в линии невозможно всю мощность передать в антенну.
Теперь остаётся выяснить, что измеряет КСВ-метр.
Я с этим «частным случаем» приставал к нескольким известным радиолюбителям антеннщикам, часто публикующимся в радиолюбительской прессе. Один из них сразу стал распрашивать меня, какой тип КСВ-метра я применяю и почему нет возможности достать 50-ти омный кабель. Другой посоветовал пока молодой чаще лазить по крышам и не верить многому чего пишут, поскольку ученые противоречат друг другу. И только Игорь (DL2KQ) вразумительно ответил мне. Его ответ, с которым я полностью согласен, звучит так. КСВ-метр показывает различие между реальным сопротивлением, на которое он нагружается, и сопротивлением, под которое он «заточен».
У меня КСВ-метр по Роттхамелю – проволочка под оплёткой кабеля. Он действительно косвенно регистрирует прямую и обратную волну. Только в чём? В самом КСВ-метре! Регистрируется отраженка не от антенны, а от сопротивления нагрузки прибора. В этом суть «частного случая», приведенного мной.
Тема, конечно, интересная, но пора на работу.
Всего доброго! 73!

[LY1CE]

Vlad, я действительно УКВист. При том в смысле _любительской_ связи более того - начинающий.
И я не против полуволновых повторителей. Упаси Боже.
И прекрасно понимаю, что они при грамотном использовании применяются весьма плодотворно.

Что касается "отраженки". Тут я приведу пару цитат из Ваших постингов, где Вы противоречите сам себе:

1. Что измеряет КСВ-метр? Прямую и отраженную. Куда делась отражёнка?

2. Теперь остаётся выяснить, что измеряет КСВ-метр.
..........
И только Игорь (DL2KQ) вразумительно ответил мне. Его ответ, с которым я полностью согласен, звучит так. КСВ-метр показывает различие между реальным сопротивлением, на которое он нагружается, и сопротивлением, под которое он «заточен».

Или КСВ-метр измеряет одно, а показывает другое ?
Я же имел ввиду практический аспект - если вся энергия передается в нагрузку, значит отраженной энергии нет.
Что КСВ-метр мне честно и покажет, будь он отражательным или мостовым.
Хотя с математической точки зрения все сложнее, полностью согласен.

А что касается длинного кабеля в качестве эквивалента антенны, то более строго это чуть выше объяснил RU3AX.

[RU3AX]

Автор оригинала fcd
Кстати, я включил между выходом КСВ-метра и антенной согласующее устройство (катушка с переменным конденсатором) и могу сделать КСВ=1
(с диполем на 40м) практически от 6000 до 7200 кгц. Вот мне тут не совсем ясно что я согласовываю: кабель или антенну ? Как я думаю резонанс антенны никуда не сдвигается. Кабель это так резонирует ?

Это один из самых правильных подходов: передатчик с фиксированным выходным сопротивлением, КСВ-метр и согласующее устройство. В самоделках это могут быть три или две (КСВ-метр и СУ в одной) коробки, а в современных трансиверах все "в одном флаконе". Плюс к тому же СУ - автоматическое.

Вы согласовываете передатчик с АНТЕННО_ФИДЕРНОЙ СИСТЕМОЙ, обеспечивая маскимальную отдачу мощности в эфир. Наличие при этом разумного (до 3-5) КСВ в кабеле не является особой проблемой. От КСВ есть две неприятности. Во-первых, при наличии КСВ несколько возрастают потери в кабеле (против стандартных, имеющихся в справочной литературе "децибел на метр на данной частоте"). Во-вторых, в пучностях напряжения напряжение в кабеле будет выше, чем при КСВ равном 1. Ну и при "хорошей" мощности и высоком КСВ возрастает опасность пробоя кабеля. При 100 Вт этой проблемы нет.

Кабель не резонирует. Просто согласующее устройство компенсирует реактивность и трансформирует активную часть импеданса на конце кабеля, например, в 50 Ом. И вся мощность (минус небольшие потери в СУ) благополучно загоняется в антенно-фидерную систему и излучается собственно антенной.

Если Вы используете ламповый выходной каскад с пи-фильтром, то в определенных пределах пи-фильтр может выполнить функции СУ. Но это уже без контроля КСВ - он здесь бессмысленен. Индикатор - ток в фидер.

Собственно хорошее СУ позволяет загонять мощность в любую "веревку". Есть, конечно, тонкости, но принципиално можно.

[UR4III]

Fcd!
Я добавлю к тому, что сказал выше RU3AX, цитатой из «Букваря..»

8.Согласование генератора и нагрузки
Из электротехники известно, что наибольшая передача мощности от генератора в нагрузку происходит тогда, когда сопротивление нагрузки является активным и равным внутреннему сопротивлению генератора.
Применительно к передатчику рациональнее говорить не о внутреннем сопротивлении, а о выбранном режиме работы выходного каскада. Например, критическом. Тогда условия максимальной передачи мощности в антенну заключаются в достижении резонанса и согласовании входного сопротивления антенны или антенно-фидерной системы с выходом усилителя мощности при выбранном режиме его работы.
В общем случае, при передаче мощности в антенну мы имеем три объекта – антенну, линию питания и колебательную систему ( КС ) усилителя мощности ( УМ ). Согласование можно добиться изменением параметров этих объектов: изменением длины антенны, длины линии питания, емкостей и индуктивностей КС. Однако, это не всегда рационально при необходимости перекрытия широкого диапазона частот или эффективной работы антенны на нескольких диапазонах. Так ІобрезаниеІ антенны уменьшает R, удлинение может быть невозможно по условиям подвеса. Укоротить линию питания меньше, чем расстояние от трансивера до точки запитки нельзя, а ее удлинение увеличивает потери мощности и финансов. Наконец, изменение параметров КС может изменить режим работы УМ.
Проблему решают с помощью включения между антенной и линией питания или между КС и линией питания согласующих устройств. При включении согласующего устройства ( СУ ) между антенной и линией питания в ней стараются установить режим бегущих волн. При включении СУ на выходе передатчика в линии будет преимущественно режим стоячих волн.
По моему мнению, включение СУ на выходе передатчика целесообразно на низкочастотных диапазонах вследствие их большой ІшириныІ и существенного влияния земли. ( Я наблюдал почасовое изменение КСВ в линии питания антенны 160 м диапазона.)
Описания конструкций СУ широко приведены в литературе. СУ, включенные на выходе передатчика ( тюнер ), производят согласование сопротивлений при вводе всей антенно-фидерной системы в резонанс. СУ, включенные между антенной и линией питания, зачастую только выравнивают сопротивления, не компенсируя реактивность. Поэтому имеет смысл обратить внимание на согласование с помощью короткозамкнутой четвертьволновой линии. Дело в том, что у многих антенн при уходе с резонансной частоты наблюдается появление реактивности, противоположной по знаку реактивности, возникающей в четвертьволновой линии. Характер реактивности замкнутых и разомкнутых линий питания ( и что тоже самое – антенн ) в зависимости от их длины приведены в литературе.
Выбор варианта согласования за радиолюбителем. Цель можно достичь разными способами. Важно, чтобы радиолюбитель не был зациклен на одном, а проводил оценку вариантов применительно к своим условиям.

[Владимир И.]

Владимир И.!
Можете рассказать, как кабель превращается из фидера в излучатель, если по всей цепочке колебательная система передатчика – фидер – антенна - ток и напряжение сдвинуты по фазе относительно друг друга на 90 градусов?

Вы уверены, что всегда на практике имеет место такой сдвиг между током и напряжением. Я уже сказал. что если нагрузка представляет собой цепь со сосредоточенными параметрами - это так! А если нагрузкой является антенна... оплетка и жила по отношентю к полотну антены находятся не в равнях условиях и кабедь становиться излучающей частью антенной системы за счет взаимодействия с полотном антенны....особенно при некорректном расположении . От этого МОЖНО избавиться ... RU3AX сказал как можно осуществить симетрирование, не буду повторятся.
Что же касается самой дискуссии , то мое мнение полностью совпадает с мненим RU3AX... КСВ в кабеле от длины кабеля зависеть не должен, а если это не так, то это уже не КСВ в кабеле (по определению) - ищите ошибку в методике измерения. Другое дело, если измеритель КСВ стоит на выходе передатчика и основная цель согласование этого выхода со всей антенно фидерной системой.... нет ничего проще: после КСВ-метра устанавливается антенный тьюнер и получаем КСВ равный единице при подключении любой "веревки" (это не имеет ниченго общего с КСВ в фидере от тьюнера до антенны, это лишь КСВ в отрезке кабеля от выхода передатчика до тьюнера) и вся выходная мощность "закачивается" в эту "веревку" .... вот только на что она расходуется? На излучение полотном антенны? В большей степени , если КСВ в фидере после тьюнера не превышает 3 (опять же согласен с RU3AX), а возможно и на освещение дома (квартиры) соседа если это не так... Вы такого не встречали?
73! RV3DHQ

[UR4III]

Поскольку в теме дискуссии вряд ли будет добавлено что-то новое, мне хотелось бы чтобы её участники определили «общий знаменатель». Я сформулировал бы его следующими положениями.

1.Значение коэффициента стоячей волны в линии питания не зависит от её длины.
2.Входное сопротивление антенно-фидерной системы в случае рассогласования входного сопротивления антенны и волнового сопротивления линии зависит от её длины.
3.Прибор, именуемый КСВ-метром, в общем случае не измеряет величины прямой и обратной волн тока или напряжения в линии питания, а регистрирует отклонение реального сопротивления его нагрузки от эталонного.

Прошу участников высказать своё мнение. Думаю, что это будет полезно для всех радиолюбителей
С уважением Владимир.

[RU3AX]

Автор оригинала Vlad UR 4 III
Поскольку в теме дискуссии вряд ли будет добавлено что-то новое, мне хотелось бы чтобы её участники определили «общий знаменатель». Я сформулировал бы его следующими положениями.

1.Значение коэффициента стоячей волны в линии питания не зависит от её длины.
2.Входное сопротивление антенно-фидерной системы в случае рассогласования входного сопротивления антенны и волнового сопротивления линии зависит от её длины.
3.Прибор, именуемый КСВ-метром, в общем случае не измеряет величины прямой и обратной волн тока или напряжения в линии питания, а регистрирует отклонение реального сопротивления его нагрузки от эталонного.

По п. 1 и п. 2 можно добавить для строгости.

п.1 ... Если на практике наблюдается такая зависимость, то это есть следствие либо конструктивных недостатков прибора, либо антенного эффекта фидера. "Улучшение" КСВ при увеличении длины линии свидетельствует о высоких в ней потерях.

Должен заметить, что на диапазоне 10 метров и неплохом кабеле длиной метров 50 ("шэк" на третьем этаже 9-12 этажного дома - не такая уж экзотика) потери в кабеле существенны. И для какого-то не очень плохого кабеля (не ширпотреб) у меня в подобной ситуации до GP доходила половина мощности, а КСВ был ну просто замечательный...

п. 2 Входной импеданс... и описывается несложными математическими соотношениями (то-есть изменяется по определенным законам, а не произвольно).

Что касается пункта 3, то здесь непонятно о чем идет речь. В КСВ-метрах не мостового типа прямая и обратные волны измеряются в лоб. В мостовых реакция идет на виртуальный импеданс - регистрируется его отклонение от нормального состояния (баланс при чисто резистивных 50 или 75 Омах). Но виртуальный-то импеданс создается падающей и отраженной волнами - ничего другого просто в фидере нет. Ни резисторов, ни конденсаторов, ни катушек индуктивности... Так что я бы этот вопрос так не излагал.

[HFuser]

По п.3 вырисовывается (в общем опять же случае)бесполезность индикатора, именуемого КСВ-метром при Za не равном Rф. В остальном-воистину так.

[HFuser]

Автор оригинала RU3AX


...п. 2 Входной импеданс... и описывается несложными математическими соотношениями (то-есть изменяется по определенным законам, а не произвольно).

Если бы речь шла об измерителе импеданса, то привести импеданс антенны к началу линии не составит труда, так же как и обратный процесс. Но речь идет о КСВ-метре, здесь математика бессильна, можно с большей или меньшей степенью вероятности только гадать, что получится при неизвестном импедансе антенны, приведенном при помощи неизвестной(в общем случае) длине линии к ее началу.

[UR4III]

RU3AX!
Готовя это послание, я вначале проголосовал «За!» за Ваше дополнение по п.1. Он может выглядеть так.

1. Значение коэффициента стоячей волны в линии питания не зависит от её длины. Если на практике наблюдается такая зависимость, то это есть следствие либо конструктивных недостатков прибора, либо антенного эффекта фидера. "Улучшение" КСВ при увеличении длины линии свидетельствует о высоких в ней потерях.

Но, работая над изложением своей позиции по п.3, понял, что эта редакция будет противоречить ему. Поэтому я пока против дополнения. Без общей ясности по п.3.

По пункту 2 я Вас не понял. Вы хотите заменить слова «входное сопротивление» на «импеданс»? Если это, то я «За», но лучше было, если бы Вы предложили собственную редакцию этого пункта, как и пункта 3. Концовка предложения – «и описывается несложными математическими соотношениями» - мне не нравится, потому что это начинает походить на методику расчёта.
По пункту 3 ясности пока нет.
Ещё раз изложу свою позицию.
Принято считать, что КСВ-метр измеряет прямую и обратную волны тока или напряжения в линии питания. Приведенный мной «частный случай» свидетельствует, что это не всегда верно. КСВ-метр не мостового типа действительно меряет в лоб прямую и обратную волны только в пределах собственной конструкции. В общем случае КСВ-метр измеряет обратку от входного сопротивления линии, на которую он нагружен. Величины обратной волны в линии и в КСВ-метре в общем случае НЕ РАВНЫ.
При мостовом типе всё проще и яснее. Значение входного сопротивление линии само «приплыло» к прибору и вызвало его разбаланс. Поэтому я и написал, что сутью работы КСВ-метра является регистрирация отклонения реального сопротивления его нагрузки от эталонного.
Если у кого-то есть другое мнение, хотелось бы, чтобы оно было доказательным и опровергало «частный случай».

[RU3AX]

Автор оригинала Vlad UR 4 III
RU3AX! ...Если у кого-то есть другое мнение, хотелось бы, чтобы оно было доказательным и опровергало «частный случай».

А можно остаться при своем мнении просто так? А доказательства есть в учебниках.

[LY1CE]

Автор оригинала Vlad UR 4 III
RU3AX!
Величины обратной волны в линии и в КСВ-метре в общем случае НЕ РАВНЫ.

КСВ-метр обычно делается с волновым сопротивлением равным волновому сопротивлению линии, т.е. не для общего случая.
И тогда с достаточной для практики точностью они _равны_.