Что же меряет КСВ-метр, установленный в передатчике?

[Amw]

Не стал продолжать "ту" тему... 8O Хочется уточнить один нюанс про КСВ.

Виталик
Честный КСВ можно померить только прибором выполненным на основе измерительных линий и направленных ответвителей, которые сами являются "частью фидера" и в них повторяются и измеряются те же процессы (раньше предлагали идти с ВЧ вольтметром или неоновой лампой вдоль 2-х проводного фидера и наблюдать равномерность свечения..), мостовым измерителям, естественно все процессы в линиях до "синих помидоров", они смотрят какое сопротивление подключено к нему на вход, вернее его отличие от номинального, и на основе этого вычисляют модуль и фазу комплексного коэффициента отражения.

RV3DSF
...Отсюда следует, что честный КСВ можно измерить, только измерив, отдельно, сопротивление нагрузки (антенны) и волновое сопротивление линии.
73! Дмитрий

Все-таки, если пренебречь (пока) потерями, то "истинный"и "честный" КСВ в фидере можно определить, зная входной импеданс фидера и его волновое по формуле:


(Которую нам с такой помпой предоставил Игорь Второй из сокровищниц своих конспектов)

А определить импеданс фидера - не такая уж сложная задача. Например по такой схеме: Между передатчиком и фидером временно включаем сопротивление r


По этой методике знак реактивной составляющей не определяется, а он для вычисления КСВ и не нужен...
При желании знак можно определить, слегка изменив частоту передатчика.

[DerBear]

А про програмку эту можно по подробнее....Где XLS файлик?

[Amw]

А про програмку эту можно по подробнее....Где XLS файлик?

Да вот:
Там даже и не программка, а формулки...

[Amw]

RV3DSF
...Отсюда следует, что честный КСВ можно измерить, только измерив, отдельно, сопротивление нагрузки (антенны) и волновое сопротивление линии.
73! Дмитри

RV3DSF
А чего тут добивать и так всё ясно, импеданс фидера померить можно, согласен. Но, это будет только импеданс фидера. Полученный в результате КСВ будет, на самом деле не КСВ, а КСВН. Вы же сами пишете, что без учёта потерь, а КСВ параметр от потерь не зависящий, а КСВН, зависящий. Мало того КСВ используется для расчёта потерь...
Ну и как считаются потери в 200-ом метре, считая от нагрузки, фидера? Какое дело этому двухсотому метру на что нагружен первый метр? Ему важно какой входной импеданс у предыдущего, 199-го метра. Этот КСВ (пусть он называется КСВН) и определяет потери вблизи точки замера импеданса. КСВ вычисленный по входному импедансу антенны ничем не "честнее" КСВ вычисленного по импедансу в любой другой точке фидера. И для практических целей, при качественном и не очень длинном кабеле этими тонкостями можно пренебречь. (Уж по крайней мере не тащиться с КСВ-метром на крышу...)
(А для расчета потерь тогда уж надо считать КСВ по импедансу в центре фидера. )

[RV3DSF]

Честно говоря, не совсем, даже понял вопрос. Вроде бы вопрос был простой и ответ очевидный.

Amw

Ну и как считаются потери в 200-ом метре

Как и в любом другом, метре и километре, мощность на входе поделить на мощность на выходе линии. В любой реальной линии мощность на выходе будет меньше, чем мощность на входе. Или зная настоящий, честный КСВ, рассчитывается из параметров линии. :idontnow:

Amw

Какое дело этому двухсотому метру на что нагружен первый метр?

Первый метр нагружен только на нагрузку, а последний нагружен на нагрузку и ещё 199 метров, каждый из которых имеет свои активные потери. Если КСВ =1 то на любом участке линии будет активное сопротивление равное волновому сопротивлению линии. В этом случае КСВ = КСВН и не зависит от длинны линии. Но, если КСВ не равен 1, то из-за потерь, каждый новый метр удаления от нагрузки будет приближать импеданс к волновому сопротивлению линии. Причём, чем выше КСВ, тем сильнее потери в линии стремятся «подтащить» КСВН к единице, зависимость квадратичная. Сопротивление потерь на реальном участке линии «автоматом» разделяется на параллельную и последовательную составляющие, в строго определённом соотношении. (Если не понятно почему, то можно отдельно поговорить) Так, например, если метр 50 омной линии имеет затухание 1 дб, то эквивалентная схема потерь в линии будет иметь вид, как показано на рисунке. Можете промоделировать, если подключить 50 Ом, то и на выходе будет 50 Ом. Но, если подключить 500 Ом, то на выходе будет не 500 Ом, а будет меньше. Если подключить 5 Ом, то будет не 5 Ом, а больше. Подключая дальше звенья, т.е. как бы удлиняя линию, Вы увидите, что с увеличением её длинны, какую бы нагрузку Вы не подключили, линия будет упорно стремится к 50 Омам и в конечном итоге приблизится к ним очень близко. Если Вы изменили частоту или КСВ и затухание на один метр увеличилось, скажем, до 3-х дб, то эквивалентная схема тоже изменится и станет такой как показано на втором рисунке. Обратите внимание, что импеданс ещё быстрее начнёт стремиться к 50 Омам. Другими словами ещё так говорят, что падающая волна уходит и рассеивается на линии и на нагрузке, что для КСВ-метра всё равно, а отражённая волна, возвращаясь, затухает в зависимости от длинны линии, что для КСВ-метра не всё равно, а очень даже важно. И КСВ-метр уже «не знает» ослабленная падающая волна, это результат поглощения нагрузкой, или результат затухания в линии. Получается заколдованный круг, не зная КСВ, мы не можем оценить потери, не зная потерь, мы не можем вычислить КСВ из КСВН-а.

Amw

КСВ вычисленный по входному импедансу антенны ничем не "честнее" КСВ вычисленного по импедансу в любой другой точке фидера.

Ну, как же не честнее? Самый, что ни на есть научный КСВ, это измеренный импеданс антенны, отнесённый к волновому сопротивлению фидера. Точнее не бывает! Ведь волновое сопротивление кабеля, как правило, известно. Чем дальше от антенны мы меряем импеданс, там больше ошибка. :contract:

Amw

И для практических целей, при качественном и не очень длинном кабеле этими тонкостями можно пренебречь.

Да, согласен, для 99% практики такого параметра как КСВН вполне необходимо и достаточно.

Amw

А для расчета потерь тогда уж надо считать КСВ по импедансу в центре фидера.

Не, это не поможет, ведь КСВН все время меняется. Каждое элементарное звено, характеризующее потери включено после другого и импеданс всё время стремится к волновому сопротивлению. Самые большие потери возле нагрузки, а по мере удаления от неё падает КСВН, падают и потери. Так, только так, всё только строго по книжкам, измеряешь КСВ на верху, потом, зная параметры кабеля, определяешься с потерями. Опять соглашусь, для большинства практических случаев, это не надо. Но, ведь речь шла о честном КСВ, поэтому придётся быть честными до конца.

73! Дмитрий

[Amw]

RV3DSF
Как и в любом другом, метре и километре, мощность на входе поделить на мощность на выходе линии. В любой реальной линии мощность на выходе будет меньше, чем мощность на входе.
C мощностями все ясно, хотя их лучше вычесть, чтобы определить, что мы потеряли на данном участке.

Или зная настоящий, честный КСВ, рассчитывается из параметров линии.
Вот здесь можно согласиться только в том случае, если предположить, что существует некая "абсолютно честная" формула для расчета потерь в фидере по КСВ, рассчитанному (измеренному) на нагрузке. В этом я очень сильно сомневаюсь.
На самом деле потери на данном участке фидера зависят в первую очередь от количества энергии, запасенной в фидере на этом участке, которое может быть выражено через КСВ. Но не через "тот" КСВ, который определяется на далекой нагрузке, а через КСВ, действующий именно на этом участке.

Самый, что ни на есть научный КСВ, это измеренный импеданс антенны, отнесённый к волновому сопротивлению фидера. Точнее не бывает!...
... Так, только так, всё только строго по книжкам, измеряешь КСВ на верху, потом, зная параметры кабеля, определяешься с потерями....
Возьмем фидер с заданными потерями из двух кусков кабеля разного ВС и несогласованную нагрузку. Например 50ом полволны, потом 75ом полволны и нагрузку 750ом. Считаем "научные" КСВ и затем плавно уменьшаем ВС 75-омного участка до 50ом. Думаю, что когда его ВС станет 50.0001 ом у Вас появятся проблемы.

Или другой пример. Очень длинный кабель с большими потерями. Участок подключенный к нагрузке имеет КСВ=100, а участок расположенный далеко от нагрузке имеет КСВ почти 1. Так при расчете потерь в нем неужели надо КСВ=100 подставлять? Где эта такая формула? И где логика?

Сопротивление потерь на реальном участке линии «автоматом» разделяется на параллельную и последовательную составляющие, в строго определённом соотношении. (Если не понятно почему, то можно отдельно поговорить) Так, например, если метр 50 омной линии имеет затухание 1 дб, то эквивалентная схема потерь в линии будет иметь вид, как показано на рисунке.
Эта эквивалентная схема учитывает только омические потери? А потери в диэлектрике как?

[RV3DSF]

Amw

C мощностями все ясно, хотя их лучше вычесть, чтобы определить, что мы потеряли на данном участке.

Ну да, можно и вычесть, дело вкуса, хотя в формулах обычно используется 10 log P1/P2.

Amw

Вот здесь можно согласиться только в том случае, если предположить, что существует некая "абсолютно честная" формула для расчета.

Есть такая Партия!!! Ну,… то есть формула. http://dl2kq.de./ant/kniga/326.htm Только, чтобы результат был правильный, в формуле нужно поставить КСВ, а не КСВН.

Amw

Но не через "тот" КСВ, который определяется на далекой нагрузке, а через КСВ, действующий именно на этом участке.

Да нет, именно на далёкой нагрузке, там и только там можно измерить КСВ. Ну, там конечно будет КСВН, но точно равный КСВ. Вот открываю умную книжку и специально для Вас перепечатываю: Для оценки режима работы линии используется коэффициент бегущей волны, показывающий степень приближения режима линии к режиму бегущей волны. Радиолюбители чаще пользуются коэффициентом стоячей волны КСВ = 1/КБВ Если Zн > Zл КСВ = Zн/Zл. Если же Zн < Zл, то КСВ = Zл/Zн. А где мы можем измерить сопротивление нагрузки? Только на самой нагрузке и не где иначе.

Amw

На самом деле потери на данном участке фидера зависят в первую очередь от количества энергии, запасенной в фидере на этом участке, которое может быть выражено через КСВ.

Лишняя энергия запасена во всей длине линии со стоячими волнами, и в расчётах мы должны обозначить конец этой линии. А где этот конец? Конечно же, там, где подключена нагрузка.

Amw

Возьмем фидер с заданными потерями из двух кусков кабеля разного ВС и несогласованную нагрузку. Например 50ом полволны, потом 75ом полволны и нагрузку 750ом. Считаем "научные" КСВ и затем плавно уменьшаем ВС 75-омного участка до 50ом. Думаю, что когда его ВС станет 50.0001 ом у Вас появятся проблемы.

Нет никаких проблем. Делаем сегментацию как в MMANA. Первый сегмент 750 Ом нагрузка и линия 75 Ом. КСВ =10. Считаем потери. Сразу можно сказать, что на противоположном от нагрузки конце линии, из-за потерь, будет сопротивление несколько меньше 750 Ом. Например, 748 Ом. Считаем второй сегмент. Теперь нагрузка, это вход 75-омной линии, т.е. 748 Ом. КСВ = 14,96. Считаем потери, но и так можно сказать, что будет несколько меньше 748 Ом, скажем 745 Ом. Второй случай ещё проще. Один длинный сегмент с КСВ 14,96 в этом случае затухание больше и входное сопротивление ещё ближе приблизится к 50 Омам. Ну, будет, к примеру 743 Ома. Ну, если нужны формулы, я завтра их найду, давайте реальный пример с реальными линиями. Прям возьмём и вместе посчитаем.

Amw

Эта эквивалентная схема учитывает только омические потери? А потери в диэлектрике как?

Эээ… Я думал, Вы сразу догадаетесь. Вспомните работу линии. Линия, это реактивность, конденсатор и индуктивность, распределённые. Как бежит волна? Заряжается ёмкость, передаёт индуктивности, та опять заряжает ёмкость и т.д. Волновое сопротивление есть корень квад. из L/C. А линия с потерями? Конденсатор потерял энергию, передал меньше, индуктивность, потеряла еще, передала дальше. Где больше запасено, там больше и теряется. Вот и идёт постепенное выравнивание соотношения энергий к оптимальному, а это к КСВ = 1. Поэтому эквивалентная схема абсолютно точная. Учитывает сразу все виды потерь и омические и в диэлектрике и на излучение. Т.е. если потери 1дб, то считать надо так. Обратите внимание, рисунки 1дб и 3дб, это участок одной и той же линии, но, например, с разным КСВ.

73! Дмитрий

[Amw]

RV3DSF
Есть такая Партия!!! Ну,… то есть формула. http://dl2kq.de./ant/kniga/326.htm Только, чтобы результат был правильный, в формуле нужно поставить КСВ, а не КСВН.
Формула эмпирическая, даже стоит знак приближенного равенства и сказано, что она справедлива для небольших коэфф. затухания.
Чтобы результат был "правильный" нужно подставить тот КСВ, который ЕСТЬ на этом участке, а не где-то далеко.

RV3DSF
Да нет, именно на далёкой нагрузке, там и только там можно измерить КСВ. Ну, там конечно будет КСВН, но точно равный КСВ. Вот открываю умную книжку и специально для Вас перепечатываю: Для оценки режима работы линии используется коэффициент бегущей волны, показывающий степень приближения режима линии к режиму бегущей волны. Радиолюбители чаще пользуются коэффициентом стоячей волны КСВ = 1/КБВ Если Zн > Zл КСВ = Zн/Zл. Если же Zн < Zл, то КСВ = Zл/Zн. А где мы можем измерить сопротивление нагрузки? Только на самой нагрузке и не где иначе.
Для конкретного участка кабеля нагрузкой является начало следующего участка.
Что это за наука у Вас такая, что я не могу разбить один фидер пополам и посчитать отдельно потери в каждом участке?

RV3DSF
Лишняя энергия запасена во всей длине линии со стоячими волнами, и в расчётах мы должны обозначить конец этой линии. А где этот конец? Конечно же, там, где подключена нагрузка.
Энергия распределена по линии с потерями не равномерно, а так же, как распределен КСВН. И сами потери на разных участках линии тоже не равны.
Чтобы посчитать, сколько энергии запасено на данном участке, надо вычесть из количества энергии поступившего в линию после включения источника энергию вышедшую из этого участка линии... Какая нагрузка подключена "где-то там" при решении этой задачи не используется. Уверяю Вас. То же самое и с измерением мощности.

RV3DSF
...Считаем второй сегмент. Теперь нагрузка, это вход 75-омной линии, т.е. 748 Ом. КСВ = 14,96...
Значит если у сегментов разное ВС, то нагрузка одного это входное сопротивление другого, а если одинаковые, то нет??? Как говорил Л.И. Брежнев "Лохики нэ ишшы... " (Логики не ищи...)

RV3DSF
Эээ… Я думал, Вы сразу догадаетесь. Вспомните работу линии. Линия, это реактивность, конденсатор и индуктивность, распределённые. Как бежит волна? Заряжается ёмкость, передаёт индуктивности, та опять заряжает ёмкость и т.д. Волновое сопротивление есть корень квад. из L/C. А линия с потерями? Конденсатор потерял энергию, передал меньше, индуктивность, потеряла еще, передала дальше. Где больше запасено, там больше и теряется. Вот и идёт постепенное выравнивание соотношения энергий к оптимальному, а это к КСВ = 1. Поэтому эквивалентная схема абсолютно точная. Учитывает сразу все виды потерь и омические и в диэлектрике и на излучение. Т.е. если потери 1дб, то считать надо так. Обратите внимание, рисунки 1дб и 3дб, это участок одной и той же линии, но, например, с разным КСВ.
Вспомнил работу линии и не понял почему "Поэтому эквивалентная схема абсолютно точная." Все виды потерь в этой схеме заменены омическими потерями, что в некоторых случаях может дать очень большую ошибку. Недопустимо большую.
Два кабеля могут в некоторых условиях иметь одинаковый коэффициент затухания, но у одного "хороший" проводник и "плохой" диэлектрик, а у другого наоборот - "плохой" проводник и "хороший" диэлектрик. А если их использовать при других амплитудах тока и напряжения, то потери в них изменятся по-разному. Вашей эквивалентной схемой это не учтешь, поэтому выражение "абсолютно точная" здесь не уместно.

[RV3DSF]

Amw

Формула эмпирическая, даже стоит знак приближенного равенства и сказано, что она справедлива для небольших коэфф. затухания.
Чтобы результат был "правильный" нужно подставить тот КСВ, который ЕСТЬ на этом участке, а не где-то далеко.

Думаю, довольно точная формула вполне пригодная для практики, ну зачем же использовать линии с большими потерями с высоким КСВ. Впрочем, если Вы хотите сказать, что в этом случае можно разбить большую линию на сегменты, измерит каждый отдельно и отдельно посчитать потери, а полученные результаты сложить, то да, я соглашусь, что точность вычислений, видимо, будет выше. Правда придётся резать линию. В любом случае всё, что между генератором и КСВ-метром, это линия, а то, что после, считается нагрузкой.

Amw

Для конкретного участка кабеля нагрузкой является начало следующего участка.
Что это за наука у Вас такая, что я не могу разбить один фидер пополам и посчитать отдельно потери в каждом участке?

Да почему же не можете, можете, если надо. Только это будет КСВ первого участка, и только его Вы и сможете посчитать. Чтобы померить КСВ оставшегося участка, вам придётся всё равно перенести КСВ-метр в конец второго участка, т.е. к нагрузке.

Amw

Чтобы посчитать, сколько энергии запасено на данном участке, надо вычесть из количества энергии поступившего в линию после включения источника энергию вышедшую из этого участка линии... Какая нагрузка подключена "где-то там" при решении этой задачи не используется. Уверяю Вас. То же самое и с измерением мощности.

Энергия, «застрявшая» в линии, может уйти только в одном направлении, в направлении нагрузки, или рассеяться на линии в виде потерь. Генератор принять энергию не может, его сопротивление отрицательное. И ОПЯТЬ получается, что измерить вышедшую энергию можно только в одном месте, между концом линии и нагрузкой. Если имеется в виду данный участок, то энергию надо мерить в конце данного участка, но тогда, причём здесь вся линия?

Amw

Значит если у сегментов разное ВС, то нагрузка одного это входное сопротивление другого, а если одинаковые, то нет??? Как говорил Л.И. Брежнев "Лохики нэ ишшы... " (Логики не ищи...)

Ну вот опять! Уже же договорились, что нагрузкой одного сегмента является другой сегмент. Логика простая. Просто, зачем считать два раза, если линия однородная? Но, если хочется, можно посчитать отдельно. Можно даже на 4-е части разбить, можно и больше, но тогда вылезут реактивности и расчёт сильно усложнится.

Amw

Вспомнил работу линии и не понял почему "Поэтому эквивалентная схема абсолютно точная."

Ну да, это я наверно, «загнул». Ну, скажем так, достаточно точная, сильно точная.

Amw

Два кабеля могут в некоторых условиях иметь одинаковый коэффициент затухания, но у одного "хороший" проводник и "плохой" диэлектрик, а у другого наоборот - "плохой" проводник и "хороший" диэлектрик. А если их использовать при других амплитудах тока и напряжения, то потери в них изменятся по-разному.

Как ни странно, но я практик, а не теоретик и не говорю того, чего не делал сам. Просто, когда чего ни будь не получается или не понятно, тогда лезу в теорию. Нет, получается так, что от типа кабеля не зависит, ну если конечно кабель не сверхкороткий, но тогда это не линия, а соединение. Плохой диэлектрик, это плохая ёмкость, плохой проводник, это плохая индуктивность, излучение портит и то и то. А при распространении волны, емкость и индуктивность постоянно обмениваются энергией и все перекосы постепенно сглаживаются. Плохая емкость «испортит» хорошую индуктивность, и наоборот. А отношение L/С у нас постоянное.

Amw

Все виды потерь в этой схеме заменены омическими потерями, что в некоторых случаях может дать очень большую ошибку.

Не заменены, а приведены, к омическим потерям, для удобства расчёта. Наподобие того, как мы рассматриваем генератор, как некий идеальный источник ЭДС и внутреннее сопротивление, так и здесь, рассматриваем реальную линию с потерями, как идиальную линию без потерь с включённым аттенюатором того же волнового сопротивления.

73! Дмитрий

[UA3MCH]

to RV3DSF
<, в формуле нужно поставить КСВ, а не КСВН>

Чем КСВ отличается от КСВН ?