„Állóhullám” változatai közötti eltérés
17. sor: | 17. sor: | ||
== Az állóhullám kimutatása == | == Az állóhullám kimutatása == | ||
+ | |||
+ | Az állóhullám közvetlenül kimutatható. Például egy szigeteletlen szimmetrikus tápvonalon végighúzott feszültségindikátor látványosan kimutatja a duzzadópontokat. | ||
[[Fájl:Feszoszto komplex.gif|jobbra|bélyegkép|Komplex feszültségosztó. Ube = Ur1 + Uki de a fázistolásokat is figyelembe véve.]] | [[Fájl:Feszoszto komplex.gif|jobbra|bélyegkép|Komplex feszültségosztó. Ube = Ur1 + Uki de a fázistolásokat is figyelembe véve.]] | ||
− | |||
− | |||
Azonban a gyakorlatban a kábel szakaszaihoz való közvetlen hozzáférés helyett inkább a bemeneti paraméterekből számítjuk. A számítás alapja a tápvonal meghajtásánál a tápvonal bemenőimpedanciájának (Z = R + jX) névleges impedanciától való eltérése. Ez kimutatható például egy feszültségosztó kapcsolással, ahol a felső tag egy névleges impedanciát képviselő ellenállás, az alsó tag maga a tápvonal. | Azonban a gyakorlatban a kábel szakaszaihoz való közvetlen hozzáférés helyett inkább a bemeneti paraméterekből számítjuk. A számítás alapja a tápvonal meghajtásánál a tápvonal bemenőimpedanciájának (Z = R + jX) névleges impedanciától való eltérése. Ez kimutatható például egy feszültségosztó kapcsolással, ahol a felső tag egy névleges impedanciát képviselő ellenállás, az alsó tag maga a tápvonal. | ||
Ekkor a meghajtó feszültség és a két alkatrészen mérhető feszültség csúcsértékeiből kiszámítható. Ha ez eltér az üzemi frekvencián névleges impedanciától, akkor állóhullám fog benne kialakulni. | Ekkor a meghajtó feszültség és a két alkatrészen mérhető feszültség csúcsértékeiből kiszámítható. Ha ez eltér az üzemi frekvencián névleges impedanciától, akkor állóhullám fog benne kialakulni. | ||
− | A kiszámítás matematikai háttere: | + | ;A kiszámítás matematikai háttere: |
<math>U_{ki} = U_{be}\cdot\frac{Z}{R_1 + Z} = U_{be}\cdot\frac{R + jX}{R_1 + R + jX}</math> | <math>U_{ki} = U_{be}\cdot\frac{Z}{R_1 + Z} = U_{be}\cdot\frac{R + jX}{R_1 + R + jX}</math> | ||
43. sor: | 43. sor: | ||
Ebből meghatározható a fázisszög. Továbbá azt is belátható, hogy az Ur1 és Uki értékenek aránya arányos az impedancia abszolutértékeinek arányával: | Ebből meghatározható a fázisszög. Továbbá azt is belátható, hogy az Ur1 és Uki értékenek aránya arányos az impedancia abszolutértékeinek arányával: | ||
− | <math>\frac{\hat U_{ki}}{\hat U_{r1}} = \frac{|Z|}{R_1}</math>, | + | <math>\frac{\hat U_{ki}}{\hat U_{r1}} = \frac{|Z|}{R_1}</math> |
+ | |||
+ | És az is csak matematika, hogy <math>|Z| = \sqrt{R^2 + X^2}</math> illetve <math>R = |Z| \cdot cos(\varphi)</math> és <math>X = |Z| \cdot sin(\varphi)</math> | ||
− | A | + | A leírt összefüggésekből már kiszámítható az R és X paraméter. Egy további méréssel pedig az X előjele is (kapacitív vagy induktív) meghatározható. |
== Hogyan csökkenthető vagy szüntethető meg az állóhullám? == | == Hogyan csökkenthető vagy szüntethető meg az állóhullám? == |
A lap 2011. március 4., 12:10-kori változata
Állóhullámmal és annak problémájával a rádióamatőr a rádiófrekvenciás tápvonalak alkalmazása során találkozik. Ennek a jelenségnek a hátterével érdemes közelebbről megismerkedni.
Az alábbi szócikk transzverzális hullámokra szorítkozik. Azaz olyan hullámokra, ahol a hullám amplitudója merőleges a hullám terjedési irányával. Ilyen a tápvonalakban terjedő jel, amely fénysebesség nagyságrendjébe eső sebességgel rohan végig a tápvonalon, az amplitudója (feszültsége) azonban egy terjedési irányra merőleges modellként rajzolható le. A másik ilyen szemléletes és látható példa egy tetszőleges kifeszített húr, amely egyik végét kitérítve a kitérés végigszalad a húron a másik vége felé.
Tartalomjegyzék
Az állóhullám kialakulása
A transzverzális hullámvezető egyik végére szinuszos jelforrást kapcsolva a szinuszjel végigszalad a hullámvezetőn, majd a hullámvezető végén visszaverődik. A visszaverődő jel az folyamatosan érkező gerjesztőjellel együtt hozza létre az ábrán látható állóhullámot.
Miért káros ez?
Több okból sem szerencsés tápvonalakban az állóhullám.
- a haladó hullám mellett a visszaverődő hullám nem a terhelésre jut, hanem a tápvonalat melegíti.
- a duzzadópontokon a feszültség a normál üzemi feszültség többszöröse, amely feszültség hatására tönkremehet a végfok tranzisztor.
- a kábel „lengése” többlet kisugárzással jár, amely zavarhatja az épületben levő egyéb elektronikai berendezéseket.
Az állóhullám kimutatása
Az állóhullám közvetlenül kimutatható. Például egy szigeteletlen szimmetrikus tápvonalon végighúzott feszültségindikátor látványosan kimutatja a duzzadópontokat.
Azonban a gyakorlatban a kábel szakaszaihoz való közvetlen hozzáférés helyett inkább a bemeneti paraméterekből számítjuk. A számítás alapja a tápvonal meghajtásánál a tápvonal bemenőimpedanciájának (Z = R + jX) névleges impedanciától való eltérése. Ez kimutatható például egy feszültségosztó kapcsolással, ahol a felső tag egy névleges impedanciát képviselő ellenállás, az alsó tag maga a tápvonal. Ekkor a meghajtó feszültség és a két alkatrészen mérhető feszültség csúcsértékeiből kiszámítható. Ha ez eltér az üzemi frekvencián névleges impedanciától, akkor állóhullám fog benne kialakulni.
- A kiszámítás matematikai háttere
[math]U_{ki} = U_{be}\cdot\frac{Z}{R_1 + Z} = U_{be}\cdot\frac{R + jX}{R_1 + R + jX}[/math]
Ám ha maximális feszültégértkekkel számolunk, mert diódával + szűrőkondenzátorral a csúcsfeszültséget indikáljuk, akkor 3 mérési eredményhez jutunk:
[math]\hat U_{be} = \sqrt{2} \cdot U_{be}[/math]
[math]\hat U_{ki} = \sqrt{2} \cdot U_{ki}[/math]
[math]\hat U_{r1} = \sqrt{2} \cdot U_{r1}[/math]
Azonban a fázisszöget ebből nem látjuk. Viszont azt tudjuk, hogy az elemi komponensek feszültségeinek összege kiadja a bemenőfeszültséget. Komplex értékként az abszolutértékek fázisszögével.
[math]\hat U_{be} = \hat U_{r1} + cos(\varphi) \cdot \hat U_{ki}[/math]
Ebből meghatározható a fázisszög. Továbbá azt is belátható, hogy az Ur1 és Uki értékenek aránya arányos az impedancia abszolutértékeinek arányával:
[math]\frac{\hat U_{ki}}{\hat U_{r1}} = \frac{|Z|}{R_1}[/math]
És az is csak matematika, hogy [math]|Z| = \sqrt{R^2 + X^2}[/math] illetve [math]R = |Z| \cdot cos(\varphi)[/math] és [math]X = |Z| \cdot sin(\varphi)[/math]
A leírt összefüggésekből már kiszámítható az R és X paraméter. Egy további méréssel pedig az X előjele is (kapacitív vagy induktív) meghatározható.
Hogyan csökkenthető vagy szüntethető meg az állóhullám?
Ha a tápvonal végén hullámtanilag ugyanolyan paraméterű „közeget” érez, akkor a hullám teljes energiája továbbhalad ebbe a további részbe. Amennyiben eltér a hullámtani paramétere a folytatásnak, akkor az eltérés függvényében az energia egy része visszaverődik. A feladat tehát egy olyan terhelőimpedancia (Z = R + jX) biztosítása, amely megegyezik a tápvonal hullámimpedanciájával.