Коэффициент стоячей волны (КСВ) — это показатель того, насколько хорошо нагрузка, например, антенна, согласована с коаксиальным фидером вашей антенной системы. Под «согласованием» мы подразумеваем согласование импедансов, электрическую меру сопротивления потоку переменного тока в цепи.
Для обеспечения хорошего согласования импедансов импеданс антенны и импеданс фидерной линии должны быть близки по значению. Импеданс наиболее часто используемых коаксиальных кабелей в типичных любительских радиостанциях составляет 50 Ом. Таким образом, типичная цель — добиться того, чтобы импеданс точки питания антенны также был близок к 50 Ом.
Если импеданс точки питания антенны и импеданс фидерной линии не совпадают, часть мощности передаваемого сигнала будет отражаться обратно по фидерной линии к передатчику, а не участвовать в излучении радиочастотных волн от антенны.
Это отражение мощности будет происходить в точке несоответствия импедансов, обычно в точке питания антенны, но отражения могут также происходить в месте неисправного разъёма или повреждённого кабеля фидерной линии. Отражения мощности, как правило, нежелательны, поскольку они снижают эффективность вашей системы передачи, уменьшая эффективную излучаемую мощность на вашей антенне.
Большинство любительских станций будут иметь по крайней мере некоторое количество отражений из-за незначительного несоответствия импедансов в точке питания антенны. Идеальное согласование импедансов достигается крайне редко.
Прямая и отражённая мощность передатчика распространяются в фидере в противоположных направлениях. Сигналы, распространяющиеся в противоположных направлениях, имеют эквивалентную частоту и взаимодействуют в фидере.
Два распространяющихся сигнала будут накладываться друг на друга, чередуя конструктивную суперпозицию, при которой амплитуды сигналов увеличиваются, и деструктивную суперпозицию, которая уменьшает амплитуду объединённого сигнала.
Для сигналов эквивалентной частоты результирующим эффектом является стоячая волна в фидере, колеблющаяся между конструктивной и деструктивной амплитудами.
На графике ниже прямая мощность представлена синей волновой формой, а отражённая мощность — коричневой. Прямая мощность распространяется к антенне, а отражённая — к передатчику. Красная волновая форма отображает наложенные друг на друга прямой и отражённый сигналы в двух относительных положениях бегущих волн: 1) положение максимального усиления или конструктивной суперпозиции и 2) положение минимального усиления или деструктивной суперпозиции.
В конструктивном положении две бегущие волны находятся в идеальной фазе, а в деструктивном — в идеальной противофазе. По мере распространения волны будут проходить через все возможные относительные фазовые положения друг относительно друга, влияя на промежуточные значения амплитуды стоячей волны, но идеально совпадающие и противофазные положения имеют важное значение для определения КСВ — на англ. SWR (Standing Wave Ratio).
«Прямая мощность и мощность, отражённая от точки несоответствия импеданса в линии передачи, взаимодействуют периодически, создавая положения высокой и низкой мощности вдоль всей линии передачи — отсюда и название «стоячие волны».»
КСВ представляет собой отношение амплитуды синфазной конструктивной волны к амплитуде противофазной деструктивной волны стоячей волны (красная кривая). Как следует из названия, это отношение максимального и минимального значений стоячей волны. Если измерить мощность каждого направленного сигнала, например, с помощью направленного ваттметра, КСВ можно вычислить следующим образом:
Пример: Предположим, что измеренная прямая мощность составляет 81 ватт, а измеренная отражённая мощность — 9 ватт. Расчёт выполняется следующим образом, что приводит к коэффициенту стоячей волны (КСВ) 2:1:
Теперь рассмотрим соотношение, получающееся при нулевом значении отражённой мощности. При нулевой отражённой мощности соотношение всегда равно значению прямой мощности, делённому на саму себя, то есть 1:1. Идеальное согласование импедансов не создаёт отражённой мощности, и результирующее КСВ будет 1:1.
По мере увеличения отражённой мощности при несогласованности импедансов КСВ возрастает до соотношений, превышающих 1:1. Именно поэтому КСВ используется как мера эффективности антенной системы, где более высокое значение КСВ указывает на снижение эффективности передач из-за отражённой мощности в линии питания, которая не вносит вклад в излучаемую антенной радиочастотную мощность.
WØSTU
