Похибка вимірювання КСВ і проходить потужності КСВ-метром
Як і всі, я знав, що при біль-ших значеннях КСВ (коефіцієнта стоячої хвилі) КСВ-метр є скоріше індикатором, ніж вимірювальним приладом. Але межі і похибка вимірювань залишалися невизначеними, так як даних про це, придатних для радіоаматорського практики, в літературі я не знайшов. Це питання мене зацікавив, тому довелося згадати теорію помилок і трохи порахувати. Результати обчислень наводяться на графіках, і дані кінцеві формули, які виявилися досить простими. Ці дані вірні для всіх приладів, в яких КСВ знаходить-ся за допомогою прямої і відбитої хвиль, незалежно від їх конст-рукції, тобто рефлектометрів, або, точніше, спрямованих відгалужувачі.
КСВ визначається за формулою:
де А - напруга падаючої хвилі, В - напруга відбитої хвилі.
Зазвичай при вимірі КСВ стрілку приладу встановлюють на останнє поділ шкали при вимірюванні прямий хвилі. Найчастіше застосовується головка на 100 мікро-ампер, і формула (1) набуває вигляду:
Якщо ми проградуіруем шкалу приладу з похибкою калібрування бк в одиницях напруги (зо-ково треба пам'ятати, що вона бу-дет нелінійної та невідповідні на різних діапазонах через не-лінійності вольт-амперної харак- теристики діодів і через їх различ- ного коефіцієнта передачі на різних частотах), наприклад, при по-мощі вольтметра ВУ-15, що має відносну похибку 2,5%, то КСВ, обчислений за формулою (2), на жаль, буде мати похибку, що перевищує похибка градуювання приладу (2,5%). Це випливає з теорії помилок, застосованої до формули (2). На са-мом справі похибка визначення КСВ матиме величину, визна-ється за формулою
d КСВ = 200 d к / 100-В, (%)
Графік, що показує похибка визначення КСВ при различ-ної точності калібрування, наведено на рис.1.
Але і це ще не все. Свою лепту вносить, відхилення величини віл-нового опору кабелю, кото-рої по ГОСТу може досягати 4%. Похибка калібрування слід збільшити до Ö d 2 + 4 2. Найбільший вплив надають поті-ри в фідері. При проходженні по фідера загасають як падаюча, так і відбита хвилі. Але якщо загасання падаючої хвилі викликає зменшення випромінюваної потужності, що само по собі неприємно, так як знижується коефіцієнт корисної дії передавача, то зменшення відбитої хвилі, яка до-Стігала КСВ-метра, призводить до зменшення розрахункової величини КСВ щодо реально присут-ствующего в фідері. КСВ-метр зазвичай розміщений близько радіостан-ції (в ідеалі треба міряти на зажи-мах антени, що часто неможливість-но з-за технічних труднощів), тому перед обчисленням вели-чини КСВ за формулою (2) необ-обхідно провести коригування ве -лічіни відбитої хвилі в, збіль-лічів її на величину загасання, яке на 28 МГц навіть при тол-стих і якісних коаксіальних лініях може перевищувати 50% - в залежності від довжини фідера. Ці дані можна знайти в літературі. Реальне значення КСВ в залежності від втрат в лінії наведено на рис.2.
КСВ-метр можна застосовувати на робочому місці радіоаматора для узгодження виходу трансивера з антеною, але говорити про абсолютних значеннях величини КСВ важко. Тому для вимірювання дійсної величини КСВ краще застосувати мостові схеми, а КСВ знаходити як відношення опорів.
Ще одне важливе зауваження. Все вищесказане вірно тільки в тому випадку, коли вихідний каскад трансивера налаштований на хвильовий со-опір фідера (50 або 75 Ом). В іншому випадку КСВ-метр буде просто індикатором виходу і справності антенно-фідерної системи, і не більше того.
При вимірі проходить і вихідної потужності трансивера ис-користується формула:
де Р - вихідна потужність. Bт;
U - напруга, виміряна на еквіваленті навантаження - дію-ний значення;
R - опір навантаження, Ом.
Якщо похибка вимірювання U = d 1, а похибка вимірювання R = d 2 то сумарна похибка вимірювання потужності:
d р = 2 d 1 + d 2 (5)
Потужність, що проходить в антен-ну: Ран = Рпад-Ротру,
де Рпад - потужність що віддається передавачем,
Ротру - потужність відбита від антени через неузгодженості опору кабелю і опору антени і присутня в коаксіальному кабелі у вигляді стоячих хвиль.
Похибка при вимірюванні про-ходить потужності:
d Ран = (Рпад + Ротру) * d р / Рпад - Р отр, (%)
Дані розрахунків похибки через виміри проходить потужності d Ран при різних значеннях КСВ для лінії без втрат наведені на рис.3.
При невеликих значеннях КСВ Рпад = Рпрох. Так, наприклад при КСВ-1,5 похибка не перевищуючи-ет чотирьох відсотків. До антени доходить не вся проходить мощ-ність, а тільки її частину, визначаються-ється коефіцієнтом корисної дії фідера, який на частотах до 30 мГц досить високий.
Ротхаммель К. Антени. Москва, 1969.
Бекетов В. Харченко К. Вимірювання та випробування при конструюванні і регулюванню радіоаматорських антен. М. Зв'язок, 1971.
Радіо. -1978, N6, С.20 -21.
Кошкін Н, Ширкевич М. Довідник з елементарної фізики. Москва, 1966.
5.Бронштейн І. Семендяев К.Справочнік з математики для інженерів і учнів втузов.- Москва, 1962.
А.Кузьменка (RV 4 LK),
432049, Росія, Ульяновськ, ул.Аблукова, 11 - 25.