SWR ต่ำกับสายโคแอกเชียล: ประโยชน์และสิ่งที่ต้องวัดเพิ่ม

SWR ต่ำบอกว่าการสะท้อนเทียบกับอิมพีแดนซ์อ้างอิงมีน้อย และช่วยจัดการโหลดของเครื่องส่ง แต่ ไม่ได้พิสูจน์ว่าสายสูญเสียน้อยหรือเสาแผ่รังสีมีประสิทธิภาพสูง ด้วยค่าเดียว ต้องกำหนดความถี่และระนาบที่วัดก่อนแปลผล

SWR และ VSWR หมายถึงอะไร

VSWR คืออัตราส่วนแรงดันสูงสุดต่อแรงดันต่ำสุดของคลื่นนิ่งที่เกิดจากคลื่นตกกระทบกับคลื่นสะท้อน ในแบบจำลองทั่วไป SWR = (1+|Γ|)/(1−|Γ|) โดย Γ เป็นสัมประสิทธิ์การสะท้อน

กำลังสะท้อนเทียบกับกำลังตกกระทบคือ |Γ|² ส่วน return loss หรือ RL = −20 log₁₀|Γ| มักเขียนเป็น dB บวก ขณะที่ขนาด S11 ใน dB ใช้เครื่องหมายตรงข้าม SWR เองเป็นอัตราส่วน ไม่ใช่ dB

SWR	กำลังสะท้อน	ความสูญเสียจากมิสแมตช์
1.5	4%	ประมาณ 0.18 dB
2	ประมาณ 11.1%	ประมาณ 0.51 dB
3	25%	ประมาณ 1.25 dB

คอลัมน์สุดท้ายคำนวณจาก −10 log₁₀(1−|Γ|²) ในเงื่อนไขที่เกี่ยวข้อง SWR 1.5 ไม่ใช่การแมตช์สมบูรณ์หรือเกณฑ์บังคับของทุกอุปกรณ์

ผลต่อเครื่องส่ง

โหลดสะท้อนอาจเพิ่มแรงดันหรือกระแสเฉพาะจุดและเปลี่ยนจุดทำงานของเครื่องขยาย บางอุปกรณ์ลดกำลังเพื่อป้องกันตนเอง ขนาดและเฟสการสะท้อนที่ยอมรับได้ขึ้นกับรุ่น

จึงไม่กล่าวว่า SWR 3 ทำให้เสียทุกครั้ง หรือค่าต่ำกว่า 1.5 ป้องกันได้ที่ทุกกำลัง ตรวจความถี่ ดิวตีไซเคิล การระบายความร้อนและเงื่อนไขพิกัดด้วย

สายที่สูญเสียอาจซ่อนการสะท้อน

บนสายสม่ำเสมอที่มีอิมพีแดนซ์ตรงกับค่าอ้างอิง การสะท้อนของโหลดผ่านการลดทอนไปกลับ แบบจำลองคือ Γ_in = Γ_loade^−2γℓ

หากการสูญเสียกำลังทางเดียวเป็น 3 dB ขนาดสัมประสิทธิ์การสะท้อนที่อินพุตจะเหลือประมาณครึ่ง โหลดที่ |Γ| = 0.5 และ SWR 3 จึงอาจดูเป็น |Γ| ≈ 0.25 หรือ SWR ≈ 1.67 ใกล้เครื่องส่ง

โหลดไม่ได้แมตช์ดีขึ้น สายยังใช้กำลังขาไปด้วย ดังนั้นค่าที่ดูดีขึ้นอาจเกิดพร้อมกำลังแผ่ที่แย่ลง ระบุระนาบและการชดเชยสายให้ชัด

กำลังแผ่และรูปคลื่น

โหลดตัวต้านทาน 50 Ω อาจมี SWR ดีแต่เปลี่ยนกำลังส่วนใหญ่เป็นความร้อน การรับไว้ 75 W ไม่ได้แปลว่าเสาแผ่ออก 75 W เสมอ ต้องประเมินการสูญเสียภายในต่างหาก

การสะท้อนหลายครั้งอาจสร้างริปเปิลทั้งแอมพลิจูดและเฟส การบิดเบือนสัญญาณกว้างต้องประเมินการตอบสนองทั้งหมด เฟสเชิงเส้นหมายถึงความหน่วงคงที่และไม่ได้ทำให้รูปคลื่นบิดเบือนด้วยตัวมันเอง

ลำดับการวัด

1. กำหนดย่าน ค่าอ้างอิง เช่น 50/75 Ω และระนาบ
2. แยกเครื่องส่งกับไฟป้อนตามขั้นตอนก่อนต่อ VNA ที่ไม่มีระบบป้องกันเหมาะสม
3. สอบเทียบถึงระนาบจำเป็นและบันทึกอะแดปเตอร์
4. วัดทั้งย่านในสภาพติดตั้งสุดท้าย
5. ใช้โหลดที่ทราบคุณสมบัติตรวจสายและจุดต่อ
6. บันทึกผลซ้ำและการเปลี่ยนเมื่อขยับสาย

มิเตอร์กำลังแบบมีทิศทางระหว่างใช้งานต้องเหมาะกับความถี่ กำลัง ทิศและการสอบเทียบ เมื่อการสะท้อนน้อย ข้อจำกัดด้านไดเรกทิวิตีของเครื่องมือมีผลต่อความถูกต้อง

แก้สาเหตุให้ถูกจุด

เริ่มจากโหลด ความเสียหาย น้ำเข้าและอินเทอร์เฟซ แล้วตรวจเสา สิ่งรอบข้างและวงจรแมตช์ จูนเนอร์อาจทำให้ฝั่งเครื่องเห็นโหลดเหมาะสม แต่ไม่ทำให้ความสูญเสียระหว่างจูนเนอร์กับเสาหายไป

ใช้นิยาม VSWRและคุณสมบัติสายโคแอกเชียลประกอบ แล้วตรวจผลการสื่อสารจริงแทนการไล่หาตัวเลขต่ำสุดอย่างเดียว