Sprawność w obwodzie elektrycznym a SWR

Sprawność w obwodzie elektrycznym a SWR
Obwód elektryczny to jest zamkni ęta droga złożona z przewodników, wzdłuż której płynie
prąd elektryczny. W skład tego obwodu wchodzą elementy aktywne i pasywne .
Elementy aktywne wymuszają przepływ prądu np. siła elektromotoryczna (SEM)
Elementy pasywne gdzie energia elektryczna zamieniana jest na inna postać np. świetlną .
Każde rzeczywiste źródło energii elektrycznej oprócz napięcia źródłowego (SEM) charakteryzuje się
określoną rezystancją wewnętrzną Rw .
Najczęściej stosowanym schematem rzeczywistego źródła energii jest szeregowe połączenie źródła
idealnego E (SEM) i rezystancji wewnętrznej Rw
Natężenie prądu płynącego w obwodzie jest proporcjonalne do siły elektromotorycznej E i odwrotnie
proporcjonalne do rezystancji obwodu
I=E/(Rw+Ro)
Siła elektromotoryczna E jest równoważona przez spadki napięć na rezystancji
wewnętrznej i napięcie na odbiorniku E= IxRw+IxRo = I(Rw+Ro)
ΔUw=IxRw spadek napięcia w obwodzie wewnętrznym źródła
U= IxRo spadek napięcia w obwodzie zewnętrznym. Wzór ten znany jest pod
nazwą prawa OHMA
Przy stałej wartości E (SEM)wytwarzanej przez źródło prądu ,napięcie na
wyjściu maleje liniowo ze wzrostem pobieranego prądu przez odbiornik
zgodnie z wzorem U = E- Rw×I
Można udowodnić ze stan dopasowania występuje przy Rw= Ro a wtedy płynie
prąd w obwodzie I=E/2Rw a moc pobierana przez odbiornik jest największa
P=RoxI2.
Zastosujmy analogię do obwodu złożonego z TRX (generator SEM z Zw) przewodu Zo oraz
odbiornika w postaci anteny Za.
Zakładamy ze moc wydzielona na Za wynosi 100W i Za=Zw=Zo=50 om
możemy zatem wyznaczyć napięcie na odbiorniku U=
=
100x50 =70,71V
i prąd w obwodzie I= 141,42/100=1,414A. Sprawdzamy moc wydzieloną na obciążeniu
P=I2xZa=1,412x 50=99,96W.(błąd zaok.)
Zakładamy Za =2Zw = 100 om I= E/(50+100)=0,9428A P = 0,94282x100 = 88,88W
Zakładamy Za= Zw/2 = 25 om I= E/(50+25) =1,88A
P = 1.882x25 = 88,88W
Niezależnie od tego czy impedancja Za wynosi 100 om czy 25 om do obciążenia zostaje
dostarczona taka sama moc, pomniejszona od maksymalnej o około 12%.
W przykładzie posłużono się założeniem ze fider jest bez stratny Z o=50 om
wartości napięć i prądów dotyczą wartości skutecznych
Znając tylko SWR =2 nie wiemy czy impedancja wynosi 100 czy 25 om (jak w przykładzie)
Jeśli nie pojawia się fala odbita na wejściu linii od strony nadajnika to widzi on optymalne
obciążenie (50 om ) i oddaje pełną moc . Jeśli SWR>1 i na wejściu linii od strony nadajnika
pojawi się fala odbita to zmieni się impedancja wejściowa linii (może pojawić się także
przesunięcie fazowe) i wtedy nadajnik nie może oddać pełnej mocy.
Jeśli SWR to liczba niemianowana która mówi ile razy impedancja obciążenia(Za ) jest większa
lub mniejsza od Impedancji Zo. to w zależności od SWR do anteny będzie dostarczana różna
moc zgodnie z tabelą ;
SWR
1
2
3
4
5
7
10
20
50
β%
100
88
75
64
55,6
43,7
33
18,1
7,7
Moc dostarczona do anteny Pa = Pwyj xηfidera jeśli strata w linii wynosi 0,5dB to moc jaka
dojdzie do anteny (procentowo ) 88% x 87,5% = 77% stąd Pa= 100x 0,77 =77W
Jest zatem pytanie co dzieje się z pozostała mocą ?? , czy możemy to nazwać stratą?
Czy po prostu źródło (TRX ) oddaje mniejszą moc bo nie widzi optymalnego obciążenia.
Ale jeśli trx przyrównamy do elektronicznego regulatora oświetlenia to dojdziemy do
wniosku ze TRX sam reguluje swoją wydajność(bez strat) w zależności od widzianego
obciążenia.
Czy zawsze dopasowanie i praca z SWR=1 świadczy o dobrej efektywności anteny?
Czy częstotliwość przy której osiągamy najmniejszy SWR świadczy o częstotliwości
rezonansowej anteny?
Czy nadawanie z SWR=3 świadczy o złej antenie i dużych stratach ?
Kiedy nie należy nadawać z SWR=10? czy SWR=20? a może 50
Być może współczesne TRX są na tyle zaawansowane technologicznie ze nie pozwalają
użytkownikowi na grube błędy ?
Z praktyki wiemy ze nadawanie z dużym SWR 3 5 powoduje szybszy przyrost temperatury
nadajnika. TO JAK NAPRAWDĘ z TYM SWR-em jest ??
Są to przemyślenia własne autora nie mające charakteru pracy naukowej
piątek, 1 lutego 2013
KaTy
Nie lękajcie się, jeśli będziecie bez słowa sprzeciwu pracować od świtu do nocy za miskę ryżu
budując Faraonowi piramidę, to Cheops wspaniałomyślnie nie ześle na was plag egipskich..."