Перейти к содержанию

КСВ — коэффициент стоячей волны

КСВ — коэффициент стоячей волны: число, которое показывает, насколько хорошо нагрузка согласована с линией передачи. Его измеряют у антенн, кабелей и входов усилителей, а в англоязычных даташитах он называется VSWR.

Обновлено Редакция GAW

КСВ (коэффициент стоячей волны, voltage standing wave ratio, VSWR) — отношение наибольшей амплитуды напряжения в линии передачи к наименьшей. Если нагрузка — антенна, кабель или вход усилителя — не согласована с волновым сопротивлением линии, часть мощности отражается, падающая и отражённая волны складываются в стоячую, и напряжение вдоль линии меняется от максимума к минимуму. При идеальном согласовании отражения нет и КСВ = 1, при обрыве, коротком замыкании или чисто реактивной нагрузке КСВ бесконечен.

Формулы

КСВ выражается через модуль коэффициента отражения |Γ|, а тот — через сопротивление нагрузки Z и волновое сопротивление линии Z0:

КСВ=1+∣Γ∣1−∣Γ∣,Γ=Z−Z0Z+Z0,RL=−20lg⁡∣Γ∣ дБ\text{КСВ} = \frac{1 + |\Gamma|}{1 - |\Gamma|}, \qquad \Gamma = \frac{Z - Z_0}{Z + Z_0}, \qquad RL = -20 \lg|\Gamma|\ \text{дБ}

RL — обратные потери (return loss): во сколько децибел отражённая волна слабее падающей. Например, нагрузка 75 Ом на линии 50 Ом даёт Γ = 25 / 125 = 0,2 и КСВ 1,5, а нагрузки 100 Ом и 25 Ом — |Γ| = 1/3 и КСВ 2,0. Пересчитать КСВ, обратные потери, коэффициент отражения и показания измерителя мощности друг в друга можно в калькуляторе КСВ.

Опорные значения

КСВМодуль ΓОбратные потериОтражается мощности
1,10,04826,44 дБ0,2 %
1,20,09120,83 дБ0,8 %
1,50,20013,98 дБ4,0 %
2,00,3339,54 дБ11,1 %
3,00,5006,02 дБ25,0 %

Значения совпадают с таблицами Crane Aerospace & Electronics, Electronics Notes и RF Essentials. Децибелы и отношения мощностей пересчитывает калькулятор децибел, а волновое сопротивление дорожки на плате, с которым нужно согласовать нагрузку, — калькулятор микрополосковой линии. На высоких частотах сопротивление проводников линии определяет скин-эффект.

Частые вопросы

Что означает КСВ 1,5?

Модуль коэффициента отражения равен (1,5 − 1) / (1,5 + 1) = 0,2. От нагрузки отражается 0,2² = 4 % мощности, обратные потери — 13,98 дБ, а до нагрузки не доходит всего 0,18 дБ. Для большинства антенн и трактов это приемлемое согласование; насколько оно достаточно для передатчика, решает его документация.

КСВ и КСВН — одно и то же?

Да. КСВН — коэффициент стоячей волны по напряжению, буквальный перевод VSWR. Стоячая волна в линии складывается из падающей и отражённой, и КСВ — отношение наибольшего напряжения вдоль линии к наименьшему. В даташитах на антенны, кабельные сборки и разъёмы указывают VSWR или return loss, и их легко пересчитать друг в друга.

Почему КСВ, измеренный у передатчика, лучше, чем у антенны?

Отражённая волна проходит кабель дважды: к антенне и обратно, и оба раза ослабевает в кабеле. Поэтому на входе длинного кабеля с потерями КСВ всегда меньше, чем на самой антенне. Хорошие показания прибора у передатчика ещё не доказывают, что антенна согласована.

Источники

  1. Electronics Notes. VSWR Return Loss Conversion Table & Formulas — формулы связи КСВ, коэффициента отражения и обратных потерь; таблица значений
  2. Crane Aerospace & Electronics. Conversion Tables: Table of Return Loss versus VSWR — обратные потери для КСВ от 1,01 до 1,50: 1,10 — 26,444 дБ, 1,20 — 20,828 дБ, 1,50 — 13,979 дБ
  3. RF Essentials. VSWR Power Loss: Universal Mismatch Reference — потери рассогласования и доля переданной мощности: КСВ 2,0 — 0,512 дБ и 88,9 %, КСВ 3,0 — 1,25 дБ и 75,0 %

Нашли ошибку?