VSWR (conocido como Relación de voltaje de onda estacionaria), es una medida de qué tan eficientemente se transmite la energía de radiofrecuencia desde una fuente de energía, a través de una línea de transmisión, a una carga (por ejemplo, desde un amplificador de poder a través de una línea de transmisión, a un antena).

Las ondas estacionarias son un valor clave para cualquier sistema que use líneas de transmisión / alimentadores donde mediciones de la VSWR, La relación de onda estacionaria de voltaje es importante.

Las ondas estacionarias son un problema importante cuando se observan líneas de transmisión / alimentación, y la relación de onda estacionaria o más comúnmente la relación de onda estacionaria de voltaje, VSWR es como una medida del nivel de ondas estacionarias en un alimentador.

Las ondas estacionarias representan potencia que no es aceptada por la carga y reflejada a lo largo de la línea de transmisión o alimentador.

Aunque las ondas estacionarias y VSWR son muy importantes, a menudo la teoría y los cálculos de VSWR pueden enmascarar una visión de lo que realmente está sucediendo. Afortunadamente, es posible obtener una buena visión del tema, sin profundizar demasiado en la teoría VSWR.

Stanfundamentos de la onda ding
Cuando se miran sistemas que incluyen líneas de transmisión, es necesario comprender que las fuentes, las líneas de transmisión / alimentadores y las cargas tienen una impedancia característica. 50Ω es un estándar muy común para aplicaciones de RF, aunque en ocasiones pueden verse otras impedancias en algunos sistemas.

Para obtener la máxima transferencia de energía desde la fuente a la línea de transmisión, o la línea de transmisión a la carga, ya sea una resistencia, una entrada a otro sistema o un antena, los niveles de impedancia deben coincidir.

En otras palabras, para un sistema 50Ω, la fuente o el generador de señal debe tener una impedancia de fuente de 50Ω, la línea de transmisión debe ser 50Ω y la carga también.

El alimentador y la carga coincidentes son necesarios para una transferencia de potencia máxima

Surgen problemas cuando la energía se transfiere a la línea de transmisión o al alimentador y se desplaza hacia la carga. Si hay una falta de coincidencia, es decir, la impedancia de carga no coincide con la de la línea de transmisión, entonces no es posible transferir toda la potencia.

Como la energía no puede desaparecer, la energía que no se transfiere a la carga tiene que ir a algún lado y allí viaja de regreso a lo largo de la línea de transmisión hacia la fuente.

La potencia se refleja cuando las impedancias del alimentador y la carga no coincide

Ver también: ¿Por qué necesito un circuito transmisor antes de una antena?

Cuando esto sucede, los voltajes y corrientes de las ondas directas y reflejadas en el alimentador se suman o restan en diferentes puntos a lo largo del alimentador de acuerdo con las fases. De esta forma se crean ondas estacionarias.

La forma en que se produce el efecto se puede demostrar con una longitud de cuerda. Si un extremo se deja libre y el otro se mueve hacia arriba y hacia abajo, se puede ver que el movimiento ondulatorio baja a lo largo de la cuerda. Sin embargo, si se fija un extremo, se establece un movimiento de onda estacionaria y se pueden ver puntos de vibración mínima y máxima.

Cuando la resistencia de carga es inferior a la tensión de impedancia del alimentador y se configuran las magnitudes de corriente. Aquí la corriente total en el punto de carga es más alta que la de la línea perfectamente adaptada, mientras que el voltaje es menor.

Los patrones de onda estacionaria de voltaje y corriente para pequeñas impedancias no coinciden con una carga inferior a la impedancia del alimentador

Ver también: Herramientas de cálculo de VSWR

Los valores de corriente y voltaje a lo largo del alimentador varían a lo largo del alimentador. Para valores pequeños de potencia reflejada, la forma de onda es casi sinusoidal, pero para valores más grandes se parece más a una onda sinusoidal rectificada de onda completa. Esta forma de onda consiste en voltaje y corriente de la potencia directa más voltaje y corriente de la potencia reflejada.

Patrón de onda estacionaria de voltaje y corrientes para la terminación del alimentador de cortocircuito

Ver Also: Comprender las reflexiones y las ondas estacionarias en el diseño de circuitos de RF

A una distancia de un cuarto de longitud de onda de la carga, los voltajes combinados alcanzan un valor máximo mientras que la corriente es mínima. A una distancia de media longitud de onda de la carga, el voltaje y la corriente son los mismos que en la carga.

Una situación similar ocurre cuando la resistencia de la carga es mayor que la impedancia del alimentador, sin embargo, esta vez el voltaje total en la carga es mayor que el valor de la línea perfectamente adaptada. El voltaje alcanza un mínimo a una distancia de un cuarto de longitud de onda de la carga y la corriente es máxima. Sin embargo, a una distancia de media longitud de onda de la carga, el voltaje y la corriente son los mismos que en la carga.

Los patrones de onda estacionaria de voltaje y corriente para pequeñas impedancias no coinciden con la carga altaella que la impedancia del alimentador

Ver también: Cálculo de VSWR (SWR)

Luego, cuando hay un circuito abierto colocado al final de la línea, el patrón de onda estacionaria para el alimentador es similar al del cortocircuito, pero con los patrones de voltaje y corriente invertidos.

Patrones de onda estacionaria de voltaje y corriente para abrir terminación del alimentador de circuito

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Definición VSWR
La definición de VSWR proporciona la base para todos los cálculos y fórmulas.

Definición VSWR:
La relación de onda estacionaria de voltaje, VSWR se define como la relación del voltaje máximo al mínimo en una línea sin pérdidas.

La relación resultante se expresa normalmente como una relación, por ejemplo, 2: 1, 5: 1, etc. Una combinación perfecta es 1: 1 y un desajuste completo, es decir, un circuito corto o abierto es ∞: 1.

En la práctica, hay una pérdida en cualquier alimentador o línea de transmisión. Para medir el VSWR, se detecta potencia directa e inversa en ese punto del sistema y esto se convierte en una cifra para VSWR. De esta manera, el VSWR se mide en un punto particular y no es necesario determinar el voltaje máximo y mínimo a lo largo de la línea.

VSWR vs SWR
Los términos VSWR y SWR a menudo se ven en la literatura sobre ondas estacionarias en sistemas de RF, y muchos preguntan sobre la diferencia.

SWR: SWR significa relación de onda estacionaria. Describe las ondas estacionarias de voltaje y corriente que aparecen en la línea. Es una descripción genérica para las ondas estacionarias de corriente y voltaje. A menudo se usa en asociación con medidores utilizados para detectar la relación de onda estacionaria. Tanto la corriente como el voltaje aumentan y disminuyen en la misma proporción para un desajuste dado.

VSWR: La VSWR o relación de onda estacionaria de voltaje se aplica específicamente a las ondas estacionarias de voltaje que se establecen en un alimentador o línea de transmisión. Como es más fácil detectar las ondas estacionarias de voltaje y, en muchos casos, los voltajes son más importantes en términos de avería del dispositivo, el término VSWR se usa a menudo, especialmente dentro de las áreas de diseño de RF.

El término ondas estacionarias de potencia también se ve algunas veces. Sin embargo, esto es una falacia completa ya que la potencia directa y reflejada son constantes (suponiendo que no haya pérdidas en el alimentador) y la potencia no sube ni baja de la misma manera que las formas de onda estacionarias de voltaje y corriente que son la suma de los elementos reflejados y directos.

Resolucion Medidor VSWR usado con un tranheridor

Cómo VSWR afecta el rendimiento
Hay varias formas en que VSWR afecta el rendimiento de un transmisor sistema o cualquier sistema que pueda usar RF e impedancias coincidentes.

Aunque el término VSWR se usa normalmente, tanto el voltaje como las ondas estacionarias actuales pueden causar problemas. Algunos de los efectos se detallan a continuación:

Los amplificadores de potencia del transmisor pueden dañarse: El aumento de los niveles de voltaje y corriente observados en el alimentador como resultado de las ondas estacionarias puede dañar la salida. transistores del transmisor. Los dispositivos semiconductores son muy confiables si funcionan dentro de los límites especificados, pero las ondas estacionarias de voltaje y corriente en el alimentador pueden causar daños catastróficos si hacen que el dispositivo funcione fuera de sus límites.

La protección PA reduce la potencia de salida: En vista del peligro muy real de que los altos niveles de SWR causen daños al amplificador de potencia, muchos transmisores incorporan circuitos de protección que reducen la salida del transmisor a medida que aumenta la SWR. Esto significa que una mala coincidencia entre el alimentador y la antena dará como resultado un SWR alto que hará que la salida se reduzca y, por lo tanto, una pérdida significativa en la potencia transmitida.

Los niveles de alto voltaje y corriente pueden dañar el alimentador: Es posible que los altos niveles de voltaje y corriente causados por la alta relación de onda estacionaria puedan dañar el alimentador. Aunque en la mayoría de los casos los alimentadores funcionarán bien dentro de sus límites y la duplicación de voltaje y corriente debería poder adaptarse, hay algunas circunstancias en las que se pueden causar daños. Los máximos actuales pueden causar un calentamiento local excesivo que podría distorsionar o derretir los plásticos utilizados, y se sabe que los altos voltajes causan arcos en algunas circunstancias.

Los retrasos causados por los reflejos pueden causar distorsión: Cuando una señal se refleja por falta de coincidencia, se refleja de nuevo hacia la fuente, y luego se puede reflejar nuevamente hacia la antena. Se introduce un retraso igual al doble del tiempo de transmisión de la señal a lo largo del alimentador. Si se transmiten datos, esto puede causar interferencia entre símbolos, y en otro ejemplo donde se transmitía televisión analógica, se veía una imagen "fantasma".

Reducción de señal en comparación con el sistema perfectamente compatible: Curiosamente, la pérdida en el nivel de la señal causada por un VSWR deficiente no es tan grande como algunos pueden imaginar. Cualquier señal reflejada por la carga, se refleja de regreso al transmisor y como la coincidencia en el transmisor puede permitir que la señal se refleje nuevamente en la antena, las pérdidas incurridas son fundamentalmente las introducidas por el alimentador. Como guía, una longitud de 30 metros de cable coaxial con una pérdida de alrededor de 1.5 dB a 30 MHz significará que una antena que funcione con un VSWR solo dará una pérdida de poco más de 1 dB a esta frecuencia en comparación con una antena perfectamente adaptada.

La relación de onda estacionaria es un parámetro importante para cualquier sistema de alimentación. Aunque las ondas estacionarias de corriente y voltaje están configuradas, a menudo es la relación de onda estacionaria de voltaje la que se discute más ampliamente, como resultado del hecho de que es más fácil de detectar y medir.

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