Úvod
Abychom se posunuli dále, zopakuji souvislosti. Článek
navazuje na
předchozí definici pojmů impedance, admitance a problematiku
impedančního přizpůsobení. V předchozím článku bylo
konstatováno, že ukazatelem stavu přizpůsobení je tzv.
koeficient odrazu. Hned z první a druhé uvedené rovnice je
však zřejmé, že koeficient odrazu je ve vztahu s parametrem
VSWR (napěťový poměr stojatých vln). Měření VSWR patří k nejčastěji
používaným metodám měření v amatérské radiotechnice. Proto
bychom měli vědět, jakými metodami se tato veličina měří a také, jak
si měřidlo zkontrolujeme, či zkalibrujeme.
Teoretický úvod se Smithovým diagramem
 |
|
|
Pokud do Smithova diagramu zakreslíme mezi zátěž a generátor
jediný rezistor, např. o hodnotě asi 83 Ohmů, bude tento
rezistor zapojen paralelně k zátěži (i generátoru),
způsobí nehomogenitu ve vedení. Impedance zátěže a
rezistoru nebude již 50 Ohmů, ale asi 31.2 Ohmu, což si
můžeme spočítat třeba na kalkulačce jako výsledek
paralelního zapojení dvou odporů. Pokud si ve Smith.
diagramu otevřeme menu Tools - Circles - VSWR a budeme
hledat hodnotu kružnice, která půjde bodem 32 Ohmů.
Zjistíme, že tomu odpovídá kružnice o průměru VSWR asi
1.6; můžeme také zkusit výpočet podle vzorce (předchozí
článek), kde VSWR = Z/Zo (pro Z > Zo) = 83/50 = 1.66
Je zřejmé, že měřič VSWR si snadno ověříme nebo
zkalibrujeme se sadou rezistorů. V literatuře se často
píše, že to uděláme se sadou bezindukčních rezistorů.
Jenže, kde je vzít a jak je zapojit, aby fyzika platila?
Naštěstí máme sady atenuátorů, které jsou určené a
odpovídajícím způsobem vyrobené pro vysoké kmitočty. S
ohledem na hodnoty vložených útlumů jsou vyrobené z
různých rezistorů a to je to, co zrovna potřebujeme .
Takže jdeme na to a podíváme se, co nám ukáže např.
anténní analyzátor - viz obrázek vpravo. Kupodivu ukazuje
to, co očekáváme.
Na obrázku vidíme, že měřím jen
na kmitočtu 10 MHz, použitý atenuátor mám na kabelu, který
není nulové délky a přístroj AA-200 ukazuje hodnotu VSWR =
1.7
Ohmické hodnoty útlumových článků si můžeme:
a) změřit ss ohmetrem
b) vypočítat - viz
příklad dole, na kalkulátoru pro PI článek
Také se
můžeme zamyslet, zda druhý konec atenuátoru:
c)
zkratujeme
d) necháme otevřený
e) zatížíme
rezistorem 50 Ohmů
Vyzkoušel jsem obě metody a
příklady měřil s otevřeným druhým koncem a výsledky jsou
stejné, pokud měříme VSWR se zkratovaným koncem.
Poznámky:
1. Můžeme se zamyslet nad Smithovým
diagramem.
2. Můžeme se zamyslet nad vzorečky pro
výpočet VSWR a kalkulátorem pro návrh PI článků.
3. A
vždy bychom měli zjistit, že pokud je symetrický a dobře
navržený PI článek zakončený jmenovitou impedancí, měli
bychom naměřit VSWR = 1
4. Také bychom měli zjistit, že
pokud je atenuátor otevřený nebo zkratovaný, vyjde nám
výpočtem stejná hodnota VSWR. U měření to však platit
nemusí, protože např. můstek měří v uvedených rozdílných
případech s rozdílnými impedancemi, jednou s většími, než
50 Ohmů, podruhé s menšími, než 50 Ohmů. VSWR by však mělo
být stejné.
|
 |
 |
Kalibrace VSWR metru
Pro
rozsah VSWR od cca 1.02 do 10 vystačíme s atenuátory,
které mají útlum od 20 dB do 1 dB. Výsledky jsou pro 4
atenuátory s hodnotami mezi 20 dB a 1 dB uvedené na
obrázcích dole:
|
 |
 |
 |
 |
|
20 dB |
10 dB |
2 dB |
1 dB |
|
|
Ověření vektorového analyzátoru VNA
Postupujeme podobně. Pro požadované kmitočtové pásmo
nastavíme rozmítání. Atenuátor s otevřeným nebo
zkratovaným výstupem zapojíme na CH0 a nastavíme si
zobrazování užitečných grafů. Užitečné grafy jsou VSWR a
Smithův diagram. Na velkém obrázku pod textem měříme
průběhy VSWR v závislosti na kmitočtu pro hodnotu
atenuátoru 2 dB a z grafu je vidět, že VSWR o něco větší,
než 5. Na malých obrázcích jsou vidět průběhy VSWR pro
různé hodnoty atenuátorů (hodnoty útlumů jsou uvedené vždy
pod obrázkem):
|
 |
|
|
 |
Závěr
Ve skromných domácích
podmínkách jsme si schopni snadno zkalibrovat nebo
zkontrolovat měřáčky, které měří VSWR (nebo koeficient
odrazu) měřením impedancí nebo tzv. můstkovou metodou.
Samozřejmě lze zkontrolovat i měřidlo se směrovými
odbočnicemi. Také si můžeme uvedenou metodou zkontrolovat,
že nám správně měří používané můstky, ale o tom bude další
článek. |
|
|
|
|
|
|
|
|
