مقياس نسبة الموجة المرتدة

يقيس مقياس نسبة الموجة الموقوفة (SWR)، أو مقياس نسبة الموجة الموقوفة للتيار (ISWR)، أو مقياس نسبة الموجة الموقوفة للجهد (VSWR)، نسبة الموجة الموقوفة ( SWR ) في خط نقل الطاقة . [ أ ] ^{يقيس المقياس بشكل} غير مباشر درجة عدم التوافق بين خط نقل الطاقة وحمله ( عادةً ما يكون هوائيًا ). يستخدمه فنيو الإلكترونيات لضبط أجهزة الإرسال اللاسلكية وهوائياتها وخطوط التغذية الخاصة بها لتحقيق توافق المعاوقة، وبالتالي ضمان عملها معًا بشكل صحيح، ولتقييم فعالية جهود مطابقة المعاوقة الأخرى.

يقيس مقياس نسبة الموجة الموقوفة الاتجاهي مقدار الموجات الأمامية والمنعكسة عن طريق استشعار كل منها على حدة، باستخدام موصلات اتجاهية . ثم يتم حساب نسبة الموجة الموقوفة.

بالرجوع إلى الرسم التخطيطي أعلاه، تتصل أطراف جهاز الإرسال (TX) والهوائي (ANT) عبر خط نقل داخلي. يرتبط هذا الخط الرئيسي كهرومغناطيسيًا بخطين استشعار أصغر (مقرنات اتجاهية). تنتهي هذه الخطوط بمقاومات من جهة ومقومات ثنائية من الجهة الأخرى. تستخدم بعض أجهزة القياس لوحة دوائر مطبوعة بثلاثة مسارات متوازية لتكوين خط النقل وخطي الاستشعار. تتطابق المقاومات مع المعاوقة المميزة لخطوط الاستشعار. تحول الثنائيات مقادير الموجات الأمامية والعكسية إلى الطرفين FWD وREV، على التوالي، كجهود تيار مستمر، يتم تنعيمها بواسطة المكثفات. ^{[ 1 ] : 27-21 يعمل جهاز القياس أو المضخم ( غير} موضح) المتصل بالطرفين FWD وREV كمقاومة تصريف مطلوبة، ويحدد زمن بقاء قراءة جهاز القياس ^.

لحساب نسبة الموجة الموقوفة (SWR)، احسب أولاً معامل الانعكاس:

${\displaystyle \Gamma ={\frac {V_{rev}}{\;V_{fwd}\;}}}$

(ينبغي أن تتضمن الفولتية عامل طور نسبي).

ثم احسب نسبة الموجة الموقوفة (SWR):

${\displaystyle {\mathsf {SWR}}={\frac {1+|\Gamma |}{1-|\Gamma |}}~.}$

في العداد السلبي، يتم الإشارة إلى ذلك عادةً على مقياس غير خطي.

لعقودٍ طويلة ^{[ 2 ] [ 3 ]،} قام مشغلو أجهزة الراديو ببناء واستخدام أجهزة قياس نسبة الموجة الموقوفة (SWR) كأداة بسيطة للضبط والتشخيص. عند ضعف الحماية، يعاني زوج من خطوط النقل المحورية أو المزدوجة، الموضوعة على مسافة قريبة، من التداخل . تُحدث الموجة المتحركة في الخط المُوَجَّه موجاتٍ في خط القياس. عند وضعها بشكل متوازٍ (مستقيم أو ملفوف بشكل فضفاض)، تُعزز الموجة المُوَجَّهة أو تُلغي الموجة المُستحثة في نفس الاتجاه أو الاتجاه المعاكس. إذا تجاوز طول زوج الكابلات نصف الطول الموجي، يكتمل الإلغاء، وتكون الطاقة المُبددة في الإنهاء المتطابق متناسبة تقريبًا مع الطاقة الأمامية والمنعكسة.

يتحسن التقريب مع انخفاض التشويش المتبادل وزيادة عدد التوافقيات. بمرور الوقت، حلت مضخمات الكسب العالي غير الخطية محل الحركات الكهروميكانيكية غير الخطية - التي حلت بدورها محل المصابيح المتوهجة - لتقليل التشويش المتبادل وتحسين نطاق التردد الخطي.

نظرًا لأن جميع الترددات التي تتجاوز الحد الأدنى تُساهم في التشويش، فإن النسبة المقاسة تُعدّ مقياسًا لجودة التردد الواحد ، وتزداد مع التوافقيات غير المقصودة والانبعاثات الطفيلية، فضلًا عن نسبة الموجة الموقوفة الفعلية. وبالمثل، يُشبه كابل القياس جهاز استقبال بلوريًا (مستقبل غير انتقائي) يُمثل جميع أجهزة الاستقبال اللاسلكية التي قد تُعاني من تداخل الانبعاثات غير المرغوب فيها. وعلى الرغم من تسميته مقياس نسبة الموجة الموقوفة، فإن النسبة المنخفضة المقاسة لا تُشير فقط إلى تطابق جيد، بل تُشير أيضًا إلى انبعاثات A3 أو F3 أو G3 نقية دون توافقيات زائدة أو طاقة طفيلية (خارج القناة).

يمكن قياس نسبة الموجة الموقوفة (SWR) باستخدام جسر المعاوقة . يكون الجسر متوازنًا (صفر  فولت عبر الكاشف) فقط عندما تتطابق معاوقة الاختبار تمامًا مع معاوقة المرجع. عندما يكون خط النقل غير متطابق ( SWR > 1:1 )، فإن معاوقة دخله تنحرف عن معاوقته المميزة؛ وبالتالي، يمكن استخدام الجسر لتحديد وجود أو عدم وجود نسبة موجة موقوفة منخفضة.

لاختبار التطابق، تُضبط معاوقة مرجعية لجسر القياس على معاوقة الحمل المتوقعة (على سبيل المثال، 50  أوم)، ويُوصل خط النقل كمعاوقة مجهولة. تُطبق طاقة ترددات الراديو على الدائرة. يُمثل الجهد عند مدخل الخط المجموع الاتجاهي للموجة الأمامية والموجة المنعكسة من الحمل. إذا علمنا أن المعاوقة المميزة للخط هي 50  أوم، فإننا نعرف مقدار وطور الموجة الأمامية. وهي نفس الموجة الموجودة على الجانب الآخر من الكاشف. بطرح هذه الموجة المعروفة من الموجة عند مدخل الخط، نحصل على الموجة المنعكسة. عند تصميم دائرة جسر القياس بشكل صحيح، لا يمكنها فقط الإشارة إلى التطابق، بل يمكنها أيضًا تحديد درجة عدم التطابق، مما يُتيح حساب نسبة الموجة الموقوفة (SWR). يتضمن هذا عادةً توصيل الموجة المرجعية والموجة المنعكسة بالتناوب بمقياس طاقة، ومقارنة مقادير الانحرافات الناتجة. ^{[ 1 ] : 27-03}

لا يقيس مقياس نسبة الموجة الموقوفة (SWR) المعاوقة الفعلية للحمل (المقاومة والمفاعلة)، بل يقيس فقط نسبة عدم التطابق. يتطلب قياس المعاوقة الفعلية محلل هوائي أو جهاز قياس ترددات لاسلكية مماثل. وللحصول على قراءات دقيقة، يجب أن يتطابق مقياس نسبة الموجة الموقوفة نفسه مع معاوقة الخط (عادةً 50 أو 75  أوم). ولمراعاة معاوقات متعددة، تحتوي بعض مقاييس نسبة الموجة الموقوفة على مفاتيح لاختيار المعاوقة المناسبة لخطوط الاستشعار.

يجب توصيل مقياس نسبة الموجة الموقوفة (SWR) بالخط بالقرب من الهوائي قدر الإمكان: فجميع خطوط النقل العملية تعاني من قدر معين من الفقد، مما يُضعف الموجة المنعكسة أثناء عودتها على طول الخط. وبالتالي، تكون نسبة الموجة الموقوفة أعلى ما يمكن بالقرب من الحمل، ولا تتحسن إلا مع زيادة المسافة من الحمل، مما يُعطي انطباعًا خاطئًا بتطابق ^{النظام . [ 1 ] : 28-07}