SWR: Wat verder gaande antenne theorie mbt aanpassing

SWR, als er ergens veel misverstanden over zijn is het over de SWR.

De hoofdverwarring ontstaat doordat een meetzender wel 50 ohm is. Hij heeft een interne 50 ohm weerstand. Hij gaat dus niet stuk bij rare belastingen. Is de load afwijkend dan kan er geen maximale overdracht zijn en een deel reflecteert zonder risico dat je meetzender sneuvelt. Zo kan je dus mooi meten.

Een zender is (kort door de bocht) net een stopcontact. Sluit hem kort (zonder de eventuele (stroom) beveiliging van de fabriek) en de boel draait in de prak. Sluit er niks op aan en het gaat ook fout.

Wij zijn gewend om van nuiten naar binnen te kijken. Dus naar de impedantie die de collector van de tor vormt. De tor kijkt echter van binnen naar buiten. Het eind filter doet wel wat aan impedantietransformatie maar daar wordt de eindtrap zelf geen 50 ohm van. Die ziet alleen de transformatieverhouding dus als je hem met 600 ohm afsluit ziet de eindtrap geen 50 ohm meer. Hij ziet een getransformeerde waarde. De 600 ohm wordt met de zelfde verhouding getransformeerd als dat dat met 50 ohm gebeurd. (ook voor buizen geldt dat.

Er is altijd maximale vermogensoverdracht als de impedanties gelijk zijn. Daar is geen spelt tussen te krijgen. Die stelling klopt en is ook de hoofd oorzaak van de verwarring.

Als je antenne 50 ohm is en je zender ook 50 ohm zou zijn dan kan er dus maximale vermogensoverdracht plaats vinden. Een eindtrap is een onbegrensde vermogensgenerator. Hij moet door een externe load begrensd worden. Die load is vroeger ooit op 50 ohm gesteld (kijk maar in heel oude boeken daar wordt nog niet over 50 ohm gesproken.) omdat dat met de komst van de coax kabel een mooie mix was tussen verliezen, spanningsbestendigheid en vermogensverwerking. Bij een 50 ohm load blijft de zender heel maar er is geen maximale vermogensoverdracht de eindtrap kan veel meer leveren dat merk je goed bij het tunen van een buizenset. Maar dat is niet de manier er lang plezier van te hebben. De eindtorren, FETs of buizen hebben grenzen. Qua spanning, stroom en vermogen. De fabrikant stelt de boel zo in dat het rendement zo goed mogelijk is en de stromen en spanningen binnen de veiligheids marges blijven. Net als een 24V 10W gloeilampje. sluit deze op je labvoeding aan en je zult zien dat hij veel meer licht kan geven door de spanning omhoog te draaien. Alleen niet zo heel lang, meestal is het feller, feller, pats en het is over. Zonder beveiliging dmv een intern controlle circuit in je transceiver zou die ook zo’n gedrag vertonen. Buizen waarschuwen, die gaan eerst blozen .

Als de load bij onze zenders  te veel afwijkt van 50 ohm dan gaat het fout. De stroom of spanning lopen te hoog op. Daarom introduceren we er een swr meter en vaak een beveiliging in de set. Deze laatste meet meestal gewoon of de stroom binnen de perken blijft en meestal niet de swr.  Een swr meter ziet niet wat er tussen hem en de zender gebeurd. Dat maakt ook weinig uit, hij kijkt alleen , net als de tor naar buiten, of zijn uitgang correct met 50 ohm is afgesloten.

De zender zelf heeft GEEN IDEE van de SWR. Hij kan toch niet kijken wat ergens verderop het stroom en spannings minimum en maximum is? De zender kijkt alleen naar de stromen die hij moet leveren, en de spanningen die hij te verduren krijgt en dat wordt bepaald door de belasting die hij ziet. Hij ziet het liefste 50 ohm.

Een SWR meter wordt gemaakt voor een bepaalde impedantie. Meestal 50 ohm en hij geeft , zoals gezegt, aan wat de meter zelf aan misaanpassing aan de antenne kant ziet.

Sluit je nu een 100 ohm weerstand via een 50 ohm kabel aan op die meter, dan ziet de meter 100 ohm, of 25 ohm, of iets complex daartussenin, al naar de kabellengte; maar altijd met een SWR van 2. Hij wijst dus ‘2’ aan en dat is correct. Dat komt omdat de kabel en load samen een totaalbeeld aan de meter laten zien. De kabel transformeert die weerstand omdat hij niet is afgesloten met 50 ohm . Hij ziet dus geen staande golven in je kabel. Hij weet niet eens dat er een kabel is, hij ziet alleen maar dat hij goed of slecht is afgesloten.

Nog een voorbeeld:

Sluit je een 100 ohm weerstand via een 100 ohm kabel aan op die meter, dan is de kabel netjes afgesloten en blijft 100 ohm, er vindt geen transformatie plaats. De meter ziet dus altijd 100 ohm, ongeacht de lengte van de kabel. Er zijn geen reflecties in de kabel en toch zegt de meter dat swr 2 is want hij ziet 100 ohm.

Maar laten we nu de kabel weg en sluiten we een 100 ohm weerstand rechtstreeks op de meter aan dan wijst de meter óók weer ‘2’ aan.. ondanks het feit dat er helemaal geen kabel is waarop staande golven kunnen ‘staan’.

Als laatste sluiten we een 50 ohm weerstand aan via een 100 ohm kabel, dan ziet de meter 50 ohm, of 200 ohm, of iets complex er tussenin. De SWR op de kabel is in werkelijkheid altijd 2; maar de meter kan van alles aanwijzen tussen de 1 en de 4.

Conclusie: de meter doet niets fout, maar kan niet weten wat voor kabel er gebruikt wordt. Hij geeft alles aan ten opzichte van het systeem waar HIJ voor gemaakt is, meestal 50 ohm dus.

Technischer beschreven:

De meter maakt nav de stromen/spanningen/faseverschillen die ontstaan ten gevolge van de impedantie aan de antennekant, in zijn coupler een spanning. Die spanning kan je gebruiken om een meterschaal te calibreren. Een SWR meter is niet frequentie onafhankelijk. Je moet dus geen 27Mc meter op 70cm gebruiken. Een test is simpel. Sluit de meter omgekeerd aan en de metingen moeten gelijk zijn (alleen wordt forward nu reflected natuurlijk)

Verdere kenmerken: Hij moet een groot genoeg verschil zien tussen geen reflecties en maximale reflecties. De directivity. Als dat verschil te klein is dan is hij minder nauwkeurig. Hij moet dus ook een goede isolatie hebben. De reflecties mogen niet mixen met forward power want dan worden die verschillen kleiner. Daarnaast moet een kortsluiting op de hoofdstroom een gelijke spanning opleveren als een open poort. Zware eisen dus. Een swr meter is dan vaak ook verre van precies. Bij meettechniek worden directional couplers gebruikt, een soort turbo versie van wat in onze swr meter zit en behoorlijk kostbaar.

Het wordt nog veel leuker. Bij ontvangen is de ontvanger ook geen 50 ohm 🙂

Ook daar wil je liever maximaal rendement (en dus de beste S/N) dan de beste SWR. Het gaat tenslotte om de ontvangst. De beste S/N verhouding wordt vaak bij een flinke misaanpassing bereikt. Het signaal is dan wel zwakker dan bij aanpassing, maar de ruis is NOG verder verzwakt, zodat de verhouding toch beter is.

This entry was posted in Network analyse tutorials, Theory about ...., Theory and tutorials. Bookmark the permalink.

Comments are closed.