Table of Contents
فهم وحساب VSWR لمختلف أنواع الهوائيات
ويعد معدل الموجة الدائمة للفولط قياساً إلى مدى كفاءة نقل الطاقة الترددية اللاسلكية من مصدر للطاقة، من خلال خط نقل، إلى حمولة (من مضخة كهربائية مثلاً عبر خط نقل إلى هوائي) وهذا البارامتر الحاسم يشكل مؤشراً أساسياً لأداء نظام هوائي، ويساعد المهندسين وأخصائيي التواتر والفنيين على تحقيق الحد الأمثل من نقل الطاقة اللاسلكية، ويقلل إلى أدنى حد من تدهور الإشارات.
وتشير نسبة الموجة الدائمة للفولتاج إلى كمية الخطأ بين الهوائي وخط التغذية الموصل به، وعندما تحدث أخطاء في مسار الانتقال، فإن بعض الطاقة المنقولة تعكس العودة إلى المصدر بدلا من أن تشع بها الهوائيات، وهذا يعكس وجود موجات دائمة على طول خط الانتقال، مع وجود مستويات أعلى من حيث القيمة المضافة وكميات نقل الطاقة.
ما هو VSWR ولماذا هو ماير؟
ونسبة الموجات الثابتة الفولطية، تُعرَّف على أنها نسبة أقصى درجة إلى الحد الأدنى من الفولط على خط لا يخسر، وهذه النسبة توفر نظرة فورية عن مدى تطابق مختلف عناصر نظام الترددات، وهي نسبة أعلى فولتات في أي مكان على طول خط الانتقال إلى أدنى حد، ويعكس القياس التفاعل بين موجات الشحن الأمامية التي تحمل الطاقة من جهاز الإرسال، وينعكس على موجات التراجع عن مسارها.
هذا يتطلب تطابقاً دقيقاً بين الازدحام المصدري، وتشويه خط النقل وجميع موصلاته، وازدحام الحمولة، وفي نظم العمليات التصويري، فإن تحقيق التطابق التام بين جميع العناصر يمثل تحديات كبيرة. 50 درجة هي معيار شائع جداً لتطبيقات الترددات، رغم أن هناك حالات أخرى قد تُشاهد أحياناً في بعض النظم.
الفيزياء خلف موجات دائمة
وعندما لا يطابق الهوائي مع جهاز الاستقبال، تنعكس الطاقة (وذلك أن معامل التأمل ليس صفرا)، وهذا يؤدي إلى موجة فولتية مائلة، مما يخلق موجات دائمة على طول خط النقل، وهذه الموجات الدائمة ناتجة عن نمط التدخل الذي أحدثه كل من المستقبل، ويعكس موجات فوق بعضها البعض، وفي نقاط معينة على طول خط الانتقال، تضيف الأمواج بنّاءة، وتخلق مفارقة مائل مائل أخرى.
وتتسبب التقلبات في تدخل مدمرة، مما يؤدي إلى الذروة والوادي في الفولط في أوقات مختلفة ومسافات على طول الخط، ويتصل التباعد بين هذه الذروة والوادي مباشرة بالخط الموجي للإشارة التي تنقل، ويساعد فهم سلوك الموجة هذا المهندسين على التنبؤ بالضغط التصاعدي الذي قد يحدث في خط الانتقال، وحيث ينبغي اتخاذ القياسات لتحديد خصائص النظام بدقة.
VSWR Values and their Interpretation
وبما أن الفولط لا يختلف في نظام مثالي، فإن الـ VSWR هو 1.0 (أو كما هو معبر عنه عادة) 1-1) وهذا التطابق المثالي يمثل المثالية النظرية حيث تصل الطاقة المُنقولة إلى الهوائي ولا تعكس الطاقة، والتطابق المثالي هو 1:1، والخطأ الكامل، أي أن الدائرة القصيرة أو المفتوحة هي: 1 من الناحية العملية، تحقيق درجة حرارة واحدة من الـ (VSWR) أمر مستحيل عمليا.
وتعتبر قيمة VSWR دون 2 مناسبة لمعظم تطبيقات الهوائي، وهذه العتبة تمثل حلاً وسطاً معقولاً بين الأداء وقيود التنفيذ العملية، لذا عندما يقول شخص ما إن الهوائيات متطابقة بشكل ضعيف، وهو ما يعني في كثير من الأحيان أن قيمة VSWR تتجاوز 2 بالنسبة لتواتر الاهتمام، وقد تكون لتطبيقات مختلفة متطلبات مختلفة في مجال رصد الأرض تستند إلى عوامل مثل مستويات تواتر السلطة، ونطاقات، ومواصفات الأداء.
العلاقة بين VSWR ومعامل التكرار
ويوفِّر معامل التأمل، الذي يُشار إليه عادة في " غاما " في الرسالة اليونانية، الأساس الالرياضي لفهم VSWR. وفي نظرية خط الاتصالات السلكية واللاسلكية والإرسال، فإن معامل التأمل هو نسبة الكم الهائل المعقد للموجة المنعكسة إلى موجة الحادثة، وهذا العدد المعقد يتضمن معلومات عن الحجم والمراحل على حد سواء، لا تصف فقط مدى القوة التي تعكسها بل أيضا العلاقة بين الحوادث والموجات المعبرة.
حساب معامل التكرار
ويحدّد معامل التأمل بحجم الشحن في نهاية خط النقل، وكذلك بزوغ الخط المميز، وتبيّن العلاقة الرياضية بين هذه المخالفات حجم ومراحل التأمل، وعندما يضاهي الازدحام الدقيق للخصائص التي تنطوي عليها خط النقل، فإن معامل التفكير يساوي الصفر، مما يدل على عدم وجود قوة.
([الإنعكاس]) يمكن حسابه باستخدام الصيغة: [الإطار الاستراتيجي: صفر] = [الإطار:] [الإطار] [الإطار: 1FLT] [الشكل:]
Converting Between Reflection Coefficient and VSWR
ويمكن حساب VSWR مباشرة من حجم معامل التأمل باستخدام صيغة مباشرة: VSWR = (1+)/ (1 - ⁇ ) ، وهذه المعادلة توفر جسرا رياضيا بين معامل التفكير المعقد ونسبة VSWR الأكثر غير ملائمة، إذا تطابقت خط الحمولة والإرسال.
ويرتبط هذا الرقم بمعامل التأمل، حيث يصور ارتفاع النسبة خطأ أكبر، بينما تتطابق نسبة 1 إلى 1 تماما، وتتيح هذه العلاقة للمهندسين العمل مع أي معيار يثبت أنه أكثر ملاءمة لتطبيقه المحدد، وتظهر بعض معدات الاختبار معامل انعكاس، بينما تظهر أدوات أخرى مباشرة، ويمكِّن فهم التحويل بين هذه البارامترات من استخدام مختلف أدوات القياس استخداما فعالا.
فهم الخسائر في العائد
ويحدّد فقدان العودة الفرق في العلامات (د ب) بين القوى الأمامية والقابلة للعكس، ويوفر هذا القياس اللغاري طريقة أخرى لتحديد حجم الخطأ في التلاعب بالأدوية وأداء النظام، ويعرّف فقدان العودة في العلامات (د ب) ويمثل نسبة القوة الوافدة إلى القوة المنعكسة، وخلافاً للترددات الفوقية، التي تستخدم نسبة خطية، فإن فقدان العودة يعبر عن العلاقة بين الأعلام، مما يجعلها أكثر دينامية من العمل.
وتشير القيم الأكبر لفقدان العائد إلى انخفاض مستويات التأمل، وهو أمر مستصوب لتحقيق الكفاءة في نقل الطاقة، وتخلط هذه العلاقة العكسية أحيانا بين الوافدين الجدد والهندسة في إطار إدارة الموارد المالية، وتدل القيمة المرتفعة لخسائر العائد (مثل 20 دي بي أو 30 دي بي) على الأداء الجيد بأقل قدر من التأملات، في حين أن انخفاض قيمة فقدان العائدات (مثل 3 دي بي أو 6 دي بي) يدل على ضعف في القيمة مع انعكاسات هامة.
العلاقة بين VSWR، ومعامل التكرار، وفقدان العائد
العلاقة بين فقدان العودة، وجهاز التأمل يقدم نظرة شاملة عن كفاءة النظام هذه البارامترات الثلاثة تصف نفس الظاهرة الجسدية من مختلف المنظورات الرياضية، يمكن للمهندسين التحول بين أي من هذه القياسات باستخدام الصيغ الثابتة، مما يسمح لهم بالعمل مع أي معيار يناسب احتياجاتهم أو يطابق معدات الاختبار المتاحة لهم.
ويمكن حساب فقدان العودة (RL) في العلامات اللامعة من معامل التأمل باستخدام الصيغة: RL = -20 لوج (10) ) [(FLT:3]) وتتأكد العلامات السلبية من أن قيم فقدان العودة هي أرقام إيجابية، مع وجود قيم أكبر تشير إلى أداء أفضل.
Impedance Matching Fundamentals
وبالنسبة إلى أقصى قدر من نقل الطاقة في إطار النتائج، يجب أن يضاهي النقص في المصدر والحمولة، ويؤدي إلى حدوث أخطاء في الشكل إلى تراجع في الطاقة نحو المصدر، وهذا المبدأ الأساسي في الهندسة في إطار النتائج، يؤدي إلى الكثير من أعمال التصميم في نظم الهوائيات، وقد يؤدي هذا الخطأ إلى انعكاسات الإشارات، مما يؤدي إلى فقدان السلطة وانخفاض كفاءة النظام، وإلى حدوث مشاكل إضافية فيما يتعلق بفقدان الطاقة، وإلى التشوهات في الإشارات، بما في ذلك زيادة الضوضاء المحتملة.
العوامل التي تؤثر على الإغماء
وإذا كانت المكونات المرتبطة بنظام ما لها قيم مختلفة إلى حد كبير في حالة العجز، فإنها يمكن أن تؤدي إلى حدوث خطأ أكبر، مما يزيد من معامل التأمل، ويؤدي اختيار العناصر دورا حاسما في تحقيق تطابق جيد في أوجه القصور في جميع مراحل سلسلة الترددات، ويدخل كل موصل وكابل ومكون خصائصه الخاصة التي لا بد من النظر فيها في تصميم النظم.
ويمكن أن تتباين قيم الانعكاسات مع التواتر، وبالتالي فإن تغيير تواتر التشغيل يمكن أن يؤدي إلى تغيير في معامل التأمل، وهذا التبعية للترددات يمثل تحديات خاصة بالنسبة لنظم الهوائيات ذات النطاق العريض التي يجب أن تعمل عبر نطاقات الترددات الواسعة، وقد يظهر الهوائي الذي يظهر وجود تماثل ممتاز في التردد الواحد ضعف المطابقة في تردد آخر، مما يتطلب تصميما دقيقا وأحيانا ما يعرقل مواصفات الأداء.
ويمكن أن تتغير الخصائص المادية للمواد بدرجة حرارة، مما يؤثر على عدم توفرها وبالتالي على معامل التأمل، إذ يمكن أن تؤثر العوامل البيئية مثل درجة الحرارة والرطوبة والإجهاد الميكانيكي في جميع الأحوال على خصائص التخلف، ويجب أن تكون منشآت الهوائيات الموجودة في الهواء الطلق مسؤولة عن هذه التباينات عبر درجات الحرارة الموسمية والظروف الجوية، ويمكن أن تؤدي التغيرات في ظروف الحمولة إلى تغيير الارتداد، مما يؤدي إلى سوء فهم وعامل انعكاس أعلى.
آثار سوء الفهم
وهذا يقلل من كفاءة النظام ويمكن أن يسبب أيضا أضرارا في العناصر، إذ يمكن أن تزيد مستويات الطاقة التي تُنقل من خلالها مستويات إنتاج أجهزة الإرسال، ولا سيما في التطبيقات ذات الطاقة العالية، ويدل ارتفاع مستوى كفاءة النقل، ويظهر الطاقة التي يمكن أن تلحق الضرر بمرسلها وتخفض كفاءة أجهزة الإرسال، ويشمل العديد من أجهزة الإرسال الحديثة أجهزة الحماية التي تقلل من قدرة الإنتاج عندما يتم اكتشاف وجود ارتفاع في مستوى الترددات، وتمنع الضرر، ولكنها تحد أيضا من أداء النظام.
ويمكن أن تؤدي التقلبات أيضا إلى تدهور نوعية الإشارة، وإلى خلق موجات دائمة، وإلى توليد الحرارة، مما يؤدي إلى مشاكل في الأداء وإلى فترات أطول من عمر العناصر، وقد تؤدي الموجات الدائمة التي تولدها التأملات إلى حدوث ارتفاعات في خط النقل وإلى ارتفاعات في مستوياته الحالية تتجاوز تقديرات الكابلات والموصلات، وعلى مر الزمن، يمكن أن تؤدي نقاط الإجهاد هذه إلى انهيار في العزل أو فشل الاتصال أو التلف الكابل.
حساب VSWR: Methods and Formulas
وتوجد عدة طرق لحساب نظام رصد الأرض، تبعاً للمعلومات المتاحة، ويستخدم النهج الأكثر مباشرة معامل التأمل كما سبقت مناقشته، ولكن أساليب أخرى تثبت جدواها في مختلف الحالات، ويوفّر فهم أساليب حساب متعددة المرونة عند العمل بمختلف أنواع بيانات القياس أو مواصفات النظم.
VSWR from Voltage Measures
The fundamental definition of VSWR comes from direct voltage measurements along the transmission line. VSWR = Vmax / Vmin[FLage:5]
VSWR from Forward and Reflected Power
ويمكن أن تستخدم معظم القياسات العملية للترددات العضوية في الفضاء الخارجي قراءة الطاقة.() أما المترات الحديثة للترددات الحرارية والأزواج التوجيهيين فيقيّد مستويات الطاقة هذه، مما يتيح حساب معامل التأمل، ثم في VSWR.() ويمكن العثور على حجم معامل التفكير من قياسات الطاقة باستخدام: [FLT:] [9] [الصيغة] ()
VSWR from Impedance Values
[LT] When the load impedance and characteristic impedance are known, VSWR can be calculated directly without first finding the reflection coefficient. For real impedances, the formula simplifies to: VSWR = Z works[FL[FT:2]
VSWR from Return Loss
ويمكن حساب هذه المقاييس عند حدوث خسائر في العائدات باستخدام: VSWR = (1 + 10](RL/20) )/(البيانات المصنّعة ذات القيمة المضافة على الإنترنت ([1-10)(-RL/20) ) [الواردات على شبكة FLT:5]
Antenna Types and their VSWR Characteristics
وتظهر مختلف تصميمات الهوائيات خصائص متميزة من عدم الملاءمة تؤثر مباشرة على أداءها في مجال رصد الأرض، ويساعد فهم هذه الخصائص في اختيار الهوائيات المناسبة لتطبيقات محددة وفي تصميم شبكات فعالة للمواءمة، ويطرح كل نوع من أنواع الهوائيات تحديات ومزايا فريدة من حيث تطابق العيوب واتساع النطاقات.
Dipole Antennas
ويمثل نصف الموجات الهوائية أحد أبسط تصميمات الهوائيات الأساسية والمستخدمة على نطاق واسع، ويظهر مقياس نصف الموجات في الفضاء الحر وجود نقطة تغذية تناهز 73 أوماً مقاومة للرد الأدنى، وهذه القيمة الارتدادية تقترب من الارتطام المعياري لخط انتقال 50 أوم، مما يجعل من الديبول سهلة نسبياً.
وفي المنشآت العملية، يختلف الازدحام في جهاز مقياس ثنائي استنادا إلى عدة عوامل، ويؤثر ارتفاع أعلى من الأرض تأثيرا كبيرا على الازدحام في نقطة التغذوية، حيث يقل ارتفاعه بشكل عام عن العنصر المقاومة ويدخل عناصر رد الفعل، كما يؤثر مقياس عناصر الديبول على الازدحام، مع وجود عناصر أكثر سميكة توفر نطاقا أوسع وخصائص أكثر استقرارا للتواتر.
ويتوقف عرض النطاق الترددي الذي يحتفظ فيه جهاز شرطة VSWR المقبول على مقياس العنصر والبناء، ويعرض جهاز الديبول على نطاق ضيق، حيث يرتفع جهاز VSWR بسرعة عندما يبتعد التردد عن السمع، ويوفر جهاز البول أو أجهزة الأقفاص المتحركة باستخدام أسلاك متوازية متعددة أوسع نطاقاً مع مجموعة من عناصر الترددات العالية، فيما يتعلق بعمليات الاقدام المتعددة، الاصفاد.
مونوبول أنتينا
تتألف الهوائيات من عنصر واحد مشع فوق طائرة أرضية، ويخلق فعليا تشكيلة نصف الأقطاب، ويظهر احتكار الموجة الواحدة على طائرة أرضية مثالية نقطة تغذية تبلغ نحو 36 أوما، ونصفها بالضبط من جهاز استنشاق، وهذا النقص المنخفض يتطلب مطابقا لخطوط نقل موحدة تبلغ 50 أوم من أجل جهاز VSWR الأمثل.
وتؤثر نوعية وحجم الطائرة الأرضية تأثيرا كبيرا على ازدحام الاحتكارات وعلى طائرة أرضية كبيرة ومحسنة البناء، وتقارب الطائرة الأرضية النظرية التي لا حصر لها، وتحافظ على وجود نقص في حجمها حوالي 36 أوما، وتغير الطائرات الأرضية الصغيرة أو غير الدقيقة الازدحام، وكثيرا ما تزيدها إلى 50 أوما، ولكنها تستخدم أيضا عناصر تفاعلية تؤدي إلى تدهور حجم المركبات الأرضية المتحركة.
وتوفر النظم الإشعاعية المتصاعدة بديلا للطائرات الأرضية الصلبة، ولا سيما للمنشآت ذات التردد العالي جدا والتردد العالي جدا، إذ توجد أربعة أو أكثر أسلاك مشععة تمتد من قاعدة الهوائيات طائرة أرضية اصطناعية يمكنها أن تحقق أداء جيد في المنطقة، وتؤثر طول وعدد الشعاب على خصائص الارتداد وسلاسل النطاق الترددي، مع وجود أشعية أكثر عموما توفر أداء أفضل وأكثر استقرارا.
Yagi Antennas
ويحقق عنصر الياقيوم - أودا، الذي يُدعى عادة " ياغي هوائي " ، مكاسب في الاتجاه باستخدام العناصر الطفيلية، ويظهر العنصر المدفوع في الياغي عادة وجود نقص في الدفع عن طريق الأقدام البسيطة بسبب الآثار التصادمية التي يخلفها المدير وعناصر المفكرين، وتُعدّ العيوب من 20 إلى 30 أوما في تصميمات ياغي، مما يتطلب تطابق الشبكات مع 50 خطا لنقل مقبول من طراز VSWR.
وهناك عدة تقنيات للتطابق تعمل بفعالية مع هوائيات ياغي، حيث يشكل العنصر المطوي الذي يقوده الديبول حالة عجز تفوق أربعة أضعاف الديبول البسيط، مما يجعل نقطة الإطعام أقرب إلى 50 أوماً، كما أن تطابقات غاما، وربطات الطين، والبيتا، تتيح تحولاً قابلاً للتكيف في الضبط، مما يتيح تحسين مستوى تركيبات VSWR عبر نطاق التشغيل.
ويؤثر طول وعدد العناصر في الياغي على كل من خصائص الربح والعجز، إذ أن تصميمات الازدهار الطويلة التي تتضمن عناصر كثيرة عادة ما تظهر احتياجات أكثر تضييقا من النطاق الترددي وأكثر أهمية من حيث المطابقة، ويزيد قصر ياجيس مع عدد أقل من العناصر من توفير مواصفات أوسع نطاقاً وأكثر طلباً للترددات على الترددات، وإن كان ذلك يقلل من المكاسب، ويثبت أن التصحيح السليم لطول العناصر والتسارع ضروري لتحقيق النطاق المصمم على نطاق الترددات المتجهيزات في المنطقة.
Loop Antennas
وتأتي الهوائيات النباتية في فئتين رئيسيتين: حلقات صغيرة (تتراكم أقل بكثير من موجة واحدة) وحلقات الموجات الكاملة (تتراكم نحو موجة واحدة)، وتظهر حلقات صغيرة مقاومة إشعاعية منخفضة جدا، وغالبا ما تكون مجرد بضعة أوهام أو حتى أجزاء من أوم، وهذا النقص الضعيف للغاية يجعل من المطابقة لخطوط النقل الموحدة أمرا صعبا، ويستلزم عادة نسبا للتحول إلى 10:
وكثيرا ما تستخدم الهوائيات الصغيرة المطابقة للمحولات أو أجهزة التقاط الصور المتحركة لتحقيق نتائج مقبولة في مجال الترددات العضوية الثابتة. ويؤدي ارتفاع معامل التردد في الحلقات الصغيرة إلى توسيع النطاقات ضيقة جدا، حيث ترتفع هذه الترددات بسرعة خارج الترددات المتوازية. وعلى الرغم من هذه التحديات، تجد الحلقات الصغيرة تطبيقات في منشآت محمولة ومدربة للفضاء حيث يتجاوز حجمها المدمج الصعوبات المتطابقة.
ويعرض الهوائيات ذات الموجات الكاملة على نقاط التغذية حوالي 100 إلى 120 أوم، تبعاً للشكل والطول فوق الأرض، وهذا الإفراط في التعثر يتطلب تحولاً ليطابق خطوط البث 50-هم، ويحدث فرقاً مطابقة لأربعة أو 2.1 بالونات تحولاً فعلياً إلى 50 أومتراً، وتوفر حلقات الموجات الكاملة نطاقات أوسع من الحلقات الدراسية الصغيرة(1).
الأنتينا المطلة على الميكروستريب
تتكون الهوائيات من رقعة معدنية على جهاز غذائي فوق طائرة أرضية، وتستخدم هذه الهوائيات على نطاق واسع في أجهزة لاسلكية حديثة نظراً لضعف صورتها وسهولة اندماجها في لوحات الدوائر، وتتوقف نقطة الإطعام على موقع البث، حيث تُنتج عادة أجهزة تغذية حافة تقل فيها عن الأعلاف التي تُبثها المراكز.
ويمكن تصميم الهوائيات الملتقطة لقيم معينة من التخلف عن العمل عن طريق تعديل موقع نقطة التغذية على طول الشقة، حيث يتم التخلي عن نقطة التغذية من الحافة، مما يتيح مطابقة الاختراق لخمسين أوماً دون شبكات خارجية، ويحد النطاق الضئيل للزوابق من الهوائيات الأساسية للرقائق من نطاق الترددات التي يمكن الحفاظ عليها في VSWR، وهو ما يعادل نسبة 1.3 في المائة من الترددات المركزية.
وتمتد مختلف التقنيات نطاق الترددات الهوائية وتحسين خصائص VSWR، وتزيد رقائق الحزم المكبوتة، والقطع الطفيلية، وزيادة سمك البطاقات الفرعية، وتسهم جميعها في توسيع نطاق الترددات، وتوفر طرق التغذية المزدوجة والمقربة من الأثاث مرونة إضافية في التصميم من أجل تطابق الازدحام، وكثيرا ما تستخدم النظم اللاسلكية الحديثة صفائف من الترقيق مع شبكات تغذية الشركات المصممة للحفاظ على ال ٥٠ درجة.
الهوائيات الهلكية
ويعمل الهوائيات الوبائية إما بطريقة عادية (التفاف على شكل بسيط) أو بطريقة محورية (التراكم قرب موجة واحدة).() ويوفِّر الهوائيات الفوقية المحورية استقطاب دائري وكسباً متوسطاً، حيث تتراوح عادة بين 100 و200 أومتر تبعاً لأبعاد الهيليكس، ويستلزم هذا الارتفاع الموصل التوفيق بين خطوط البث القياسية البالغ قدرها 50 أوم.
ويطابق المحولات ذات الموجات الفصلية أو 4:1 بالونات بفعالية الهوائيات الشفاء إلى خطوط التغذية الفاكسية، وتسمح السمات الواسعة النطاق للثديينات الفوقية القارئة بالطرق التقريبية بالحفاظ على قدرة مقبولة على الترددات الترددية المتوسطة تبلغ 50 في المائة أو أكثر من الترددات المركزية، مما يجعل التردد الواسع النطاق للثدي النطاقات الشافية شائعة في التطبيقات التي تتطلب تشغيلا عبر عدة سواتل.
حيوانات الهوائيات
وتوفر صفائف الديبول من طراز Log-periodic أداء النطاق العريض باستخدام عناصر متعددة من الديبول ذات مسافات مختلفة مرتبة في نمط ثابت من حيث المساحة الجغرافية، ولا تزال نقطة الإلحاق بالمحطة ثابتة نسبيا عبر نطاقها التشغيلي، مصممة عادة لخمسين أو ٧٥ أوما، وهذه السمة الثابتة للتحكم تسمح بالإبقاء على مستوى منخفض من VSWR عبر النطاقات الترددية البالغة ٢ أو أكثر.
ويمكن أن تحقق البارامترات التصميمية لمؤسسة تنمية الأعمال الحرة، بما في ذلك عامل التوسع والفصل بين المسافات الدائمة، خصائص الربح والعجز، ويمكن أن تحقق الهوائيات ذات الصلة بالسجلات المصممة بشكل سليم أقل من 2:1 عبر نطاق عملها بكامله، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي تتطلب أداء متسقا عبر ترددات واسعة النطاق.
Impedance Matching Techniques
عندما لا يتطابق الازدحام الطبيعي في الهوائي مع خط النقل، مختلف تقنيات المطابقة يمكن أن تحول الازدحام وتحسن VSWR.
أجهزة التدقيق الفصلية - الملاحية
A quarter-wave section of transmission line with characteristic impedance ZT] can transform impedances according to the formula: ZT[FLT[4] [FT quarter(Z)
وتُوفِّر المحولات التي تعمل على الموجات الفصلية مطابقة ممتازة في تردد التصميم، ولكنها تُظهر قيوداً على نطاق الترددات، وتَتحلل التحولات في اتجاه الترددات مع انتقال الترددات من نقطة الموجات الربعية، مما يُسبِّب زيادة في عدد أجهزة الموجات المتوسطة الحجم، حيث يمكن أن توسِّع نطاقات الترددات المتناهية الصغر التي تُعدَّى.
البلونز واليون
فالونز (المحولون المتوازنون إلى المتوازنون) يخدمان أغراضا مزدوجة في نظم الهوائيات: فهي تتحول بين وسائل نقل متوازنة وغير متوازنة، وتوفر أيضا تحويلا في حالة الازدحام، وتشمل نسب الموازنة العامة 1 (لا تحول في الازدحام) و 4:1 (تحويلات ذات طابع مؤقت تبلغ 4:1) و 9:1 (تحويلات متوازنة تبلغ 9:1)
وتتيح عمليات التحويل غير المتوازنة (المحولات غير المتوازنة إلى المتغيرات غير المتوازنة) تحويلاً في اتجاه التصريف دون تحويل الوسائط، وتثبت هذه الأجهزة أنها مفيدة عند مطابقة الهوائيات غير المتوازنة مثل الأسلاك الرأسية أو الأسلاك النهائية لخطوط النقل الكوني، ويمكن بناء البالونات وغير المؤمنة على حد سواء باستخدام تقنيات مختلفة تشمل رياح الكابلات، ومحولات خطوط النقل، ومحولات الطاقة الحديدية، وكل منها قدرات مختلفة.
L-Network Matching
وتستخدم الشبكة عناصر تفاعلية (موصلات ومكثفات) مرتبة في تشكيلة لام لتجارب المخالفات، ويمكن لهذه الشبكات أن تضاهي أي إخلال بأي مخالفات أخرى (في حدود عملية) وأن توفر العدد الأدنى من المكونات لمهمة مضاهاة معينة، وتشمل عملية التصميم حساب قيم المكونات القائمة على أساس الازدحام المصدري، وازدحام الحمل، وتواتر التشغيل.
وتظهر الشبكة الترددية المحدودة نسبياً، حيث تتحول الشبكة إلى تردد بعيداً عن نقطة التصميم، ويحدّد عامل الترددات في الشبكة النطاق الترددي، حيث يوفر معدلاً أعلى من الجودة مطابقاً أفضل في تردد التصميم ولكن نطاق النطاق ضيق.
شبكة بي وتي
وتستخدم شبكات بي ثلاثة عناصر تفاعلية مرتبة في تشكيلة (الصوت) بينما تستخدم شبكات تي ثلاثة مكونات في تشكيلة T. وتوفر هذه الشبكات مرونة تصميمية أكبر من الشبكتين L-networks، مما يتيح التحكم في كل من التحول في الارتداد وعامل سعة الشبكة.
وتظهر شبكات البينا والتناقل عادة في مرحلتي تونينا ومراحل إنتاج أجهزة الإرسال، وتسمح المكونات القابلة للتعديل بالربط عبر نطاقات الترددات الواسعة، وتستوعب مختلف الهوائيات وتواتر التشغيل، وتستخدم التوابع الهوائية الحديثة المتطورة أجهزة قياس متغيرة ذات محرك، وتبدل الموصلات لتكييف شبكات العجلات أو التكتل للحد الأدنى من الترددات في جميع النطاقات اللاسلكية الهوائية.
تطابق الطلاب
ويستخدم المطابقة بين الطلبة أجزاء قصيرة من خط النقل (السندات) متصلة بالتوازي أو السلسلة مع خط النقل الرئيسي لإلغاء المكونات التفاعلية وتحويل الملامح، وتوفر تشكيلات المطابقة بين المركب الواحد والضعيف تطابقا فعليا بين الوصلات في نظم التردد العالي جدا والتردد العالي جدا والموجات الدقيقة، ويحدد طول المظلة والموقع على طول الخط الرئيسي خصائص المطابقة.
وتوفر الدوائر المفتوحة والدوائر القصيرة السمات التفاعلية المختلفة، مع الاختيار حسب متطلبات المطابقة المحددة والاعتبارات الميكانيكية، وتتيح التوابيت القابلة للتعديل تحقيق الاستخدام الأمثل للفيروسات الرجعية باختلاف طول أو موقعه، وتُدمج بسهولة في تصميمات لوحات الدوائر المطبوعة، مما يجعلها شعبية في الدوائر الحديثة.
سميث شارت لـ مُراقبة الإمداد
ويوفر مخطط سميث أداة بيانية لمضاهاة التقلبات، وهو يمثل جميع الملامح الممكنة ويتيح تصوراً لكيفية تأثير العناصر المطابقة على التلاعب، ويستخدم المهندسون مخططات سميث لتصميم شبكات مطابقة، وتحليل سلوك خط الانتقال، وفهم التحولات في اتجاه الوصل على طول خطوط النقل.
ويمكن نقل نقاط الانعكاس على خريطة سميث إلى المركز (تمثل 50 أوماً أو اندفاع النظام) بإضافة سلسلة أو عناصر تفاعلية موازية، وتدور أقسام خط نقل الانبعاثات حول دوائر ثابتة في مركز العمليات الاجتماعية، وتوفّر الطبيعة البيانية لرسم الخرائط ذات الصلة فهماً غير ملائم لسلوك الشبكة المطابقة وتساعد على تحديد القيم المكوّنة المثلى لتحقيق الأداء المنشود في مجال رصد الموارد البشرية.
قياس VSWR: المعدات والتقنيات
ويتطلب قياس VSWR الدقيق معدات اختبار مناسبة وتقنيات قياس مناسبة، وتوفر مختلف الأدوات بيانات عن VSWR من أجهزة قياس متماثلة إلى أجهزة تحليل متطورة لشبكة ناقلات الأمراض، ويكفل فهم قدرات وقيود نُهج القياس المختلفة توصيف أداء نظام هوائيات بشكل موثوق.
SWR Meters
وفي الممارسة العملية، يستخدم نظام رصد الأرض في القطاع الخاص بشكل أكثر شيوعا من نظام رصد الأرض لأنه يسهل قياسه، ويمكن استخدام متر VSWR لقياس نسبة الموجة الثابتة في الفولط مباشرة، في حين لا يمكن حساب SWR إلا بقياس الطاقة الأمامية والمنعكسة، حيث تستخدم هذه القياسات عادة الأزواج التوجيهيين إلى العينة الأمامية وتعكس الطاقة، مما يدل على النسبة في نظام VSWR على مقياس أو رقمي.
وتأتي مترات SWR في مختلف تصميمات النطاقات الترددية ومستويات الطاقة، وتغطي أجهزة التردد العالي جداً 1.8 إلى 30 ميغاهيرتز بالنسبة لتطبيقات إذاعية للهواة، بينما تمتد أجهزة التردد العالي جداً/التردد العالي لتشمل 150 ميغاهيرتز أو أكثر، وتظهر المترات ذات الاحتياجات الشاملة وتظهر الطاقة على نطاقات منفصلة، مما يتيح إجراء تقييم بصري لجودة الترددات.
ويتطلب استخدام المتر السليم للشبكة اهتماما بعدة عوامل، ويجب تقييم المتر لتواتر التشغيل ومستوى الطاقة لضمان دقة القراءة، وتختلف إجراءات المعايرة حسب نوع القياس، مع اشتراط تعديل القراءة الأمامية إلى النطاق الكامل قبل قراءة VSWR. وينبغي تركيب المتر على نحو قريب من الهوائي بقدر ما يكون عمليا للتقليل إلى أدنى حد من آثار فقدان خط الانتقال على القياس.
محلل شبكات ناقلات الأمراض
وتوفر محللات شبكة المحركات وصفا شاملا لمكونات الترددات الفوقية ونظم الهوائيات، وهذه الأدوات المتطورة تقيس حجم ومرحلة الإشارات المعبر عنها، مما يتيح حساب الإشتعال المعقد، ومعامل التفكير، وفقدان التردد، والعديد من البارامترات الأخرى، وتقدم نظم التقييم الذاتي الحديثة تواترا من كيلوهرتز إلى غيغاهرتز، مما يعرض نتائج مؤامرات في أشكال مختلفة منها مخططات " سميث " .
وتستلزم قياسات نظام تقييم الأداء معايير دقيقة لإزالة الأخطاء المنهجية من الكابلات والموصلات والصك نفسه، وتستخدم معايير معايرة قصيرة الأجل لتحديد خصائص نظام القياس، مما يتيح للشبكة أن تزيل هذه الأخطاء من القياسات اللاحقة الرياضياً، ويتيح القياس السليم قياساً دقيقاً يتجاوز بكثير معايير القياس البسيطة للمقاييس ذات الصلة، ويكشف عن تفاوتات في التصميمات الفرعية.
وقد أصبحت عمليات تقييم الاحتياجات من المواد الخطرة المحمولة ميسورة وميسورة بصورة متزايدة، مما أدى إلى جعل قدرات قياس درجة المعمل في المنشآت الميدانية والتطبيقات الإذاعية للهواة، وهذه الأدوات المدمجة تربط الحواسيب أو الهواتف الذكية لأغراض العرض والتحليل، وتوفر أدوات قوية لتحسيس نظام الهوائي، وتكشف عمليات المسح الترددي عن وجود أجهزة متفجرة في جميع النطاقات، وتحديد مواقع الترددات، والحدود التي تُسُعُها، وآثار العوامل البيئية على أداء الغلاف الجوي.
محلليات هوائيات
وتجمع محلليات الهوائيات بين قدرة أجهزة قياس الترددات ذات القدرة على قياس الارتحال في مجموعات محمولة تعمل بالبطارية، وتحقن هذه الأدوات إشارة منخفضة المستوى في نظام الهوائي وقياس الارتباك الناتج، والترددات العضوية الثابتة، وما يتصل بها من بارامترات، بخلاف أجهزة القياس التي تتطلب قدرة نقل، تعمل أجهزة تحليل الهوائيات بصورة مستقلة، مما يسمح بإجراء قياسات دون تفعيل عملية النقل.
وتظهر المحللات الحديثة من الهوائيات وجود عجز معقد (المقاومة والتفاعل)، و VSWR، وفقدان العائد، وغالبا ما تشمل عروضا بيانية تبين تفاوتات البارامترات عبر النطاقات الترددية، وتثبت هذه المعلومات أنها لا تقدر بثمن بالنسبة للتغطية الهوائية، والتشويش، والتحسين الأمثل للنظام، وتحمي القدرة على قياس مستويات منخفضة من الطاقة كلا من الحامض ونظام التهوين.
أفضل الممارسات في مجال القياس
وتستلزم القياسات الدقيقة للبرمجيات الحرة والمتفجرات من مخلفات الحرب الاهتمام بالعديد من العوامل الهامة، ويجب أن تكون جميع الاتصالات ضيقة ونظيفة، حيث أن سوء الاتصالات يستحدث انعكاسات إضافية على القياسات الفاسدة، وينبغي تركيب أجهزة الاتصال الفاكسية على نحو سليم بمواصفات متصلة صحيحة لضمان الاتصال الكهربائي الموثوق به والاستقرار الميكانيكي، وينبغي التقليل إلى أدنى حد ممكن من المستويات القائمة بين مختلف أنواع الموصلات، حيث أن كل مكيِّف يستحدث أوجه عدم انقطاع محتملة.
ويجب أن يضاهي تواتر القياس تواتر التشغيل المقصود، حيث تختلف تواتر الترددات في VSWR، وتكشف قياسات النطاق العريض عبر نطاق التشغيل عن حدود النطاق الترددي، وتحدد الترددات التي تتجاوز فيها الترددات الحد الأقصى المقبول، ويمكن أن تؤثر العوامل البيئية، بما في ذلك درجة الحرارة، والتهطال، والأجسام القريبة، على تسرب الهوائيات، وينبغي إجراء القياسات وفقا لشروط تمثل التشغيل الفعلي.
وتؤثر الخسائر في خط الانتقال على قياسات VSWR، حيث تُخفي الكابلات التي تُستهلك أطول أو أكثر من الكابلات التي تُخفي مطابقات الهوائي الفقيرة، وينبغي أن تكون القياسات التي تقاس عند نهاية خط البث الطويل أفضل من قيمة الأشعة VSWR الفعلية في الهوائي بسبب تصعيد الإشارة المعبر عنها، ومن أجل التحديد الدقيق للهوائي، ينبغي إجراء التصويبات على أنها تمثل خسارة عملية.
VSWR and System Performance
وتمتد العلاقة بين أداء نظام رصد الأرض والأداء العام للنظام إلى ما يتجاوز مجرد كفاءة نقل الطاقة، ففهم كيف يؤثر نظام رصد الأرض على مختلف جوانب تشغيل نظام إدارة الموارد المالية في هذا المجال يساعد على وضع المواصفات المناسبة واتخاذ قرارات تصميم مستنيرة، وتختلف متطلبات تطبيقات نظام رصد الموارد البشرية استناداً إلى معايير الأداء المحددة والقيود التشغيلية.
Loss due to VSWR
الطاقة المُعادَلة تمثل طاقة لا تصل إلى الهوائي للإشعاع، ويمكن حساب النسبة المئوية للطاقة المُنعكسة من VSWR باستخدام الصيغة: الطاقة المُنَقَّلة (%) = [(VSWR-1) / (VSWR + 1)](2) × 100.
وفي النظم العملية، يستوعب بعض القوى المنعكسة فقدان خط النقل أثناء رحلة العودة، ويمكن إعادة تصنيف بعضها بسبب نقص ناتج النقل، وتتوقف الخسارة الفعلية في الطاقة على خصائص خط النقل وخط الازدحام، إذ أن أجهزة الإرسال ذات الجودة العالية التي تضاهي الإنتاج الجيد، تستوعب معظم القوى المجسدة، وتحوّلها إلى حرارة في مرحلة الإنتاج، ويمكن أن يؤدي هذا التدفئة إلى الحد من كفاءة النقل واحتمال حدوث أضرار.
الأثر على أداء المتحولين
وتشمل أجهزة النقل الحديثة ذات الوضع الصلب دوائر للحماية التي تقلل من قدرة الناتج عند اكتشاف ارتفاع مستوى الارتفاع في مستوى الترددات المحتوية على الترددات المتردية، وتمنع هذه الحماية من إلحاق الضرر بمترجمي النواتج، ولكنها تحد أيضا من قدرة النقل المتاحة، وقد يؤدي جهاز إرسال يُقدر بـ 100 واط إلى حمولة 50 درجة إلى تخفيض الناتج إلى 50 واط أو أقل عند تشغيله في محطة VSWR، مما يؤثر تأثيرا كبيرا على نطاق الاتصال وموثوقيته.
وتسمح أجهزة إرسال من نوع التوبيخ عموماً بزيادة مستوى الأشعة فوق البنفسجية عن التصميمات في الدولة الصلبة، وإن كان الإفراط في استخدام الترددات الفوقية يمكن أن يسبب مشاكل، فزيادة في عدد أجهزة التحكم في الطاقة الكهربائية وتشتت في أنبوب الإنتاج، مما قد يتجاوز التقديرات ويقلل من العمر الأنبوبي، وتوفر دائرة إنتاج الشبكة البنفسجية في معظم أجهزة النقل الأنبوبية بعض القدرة على التوفيق بين الاحتمالات، مما يتيح تشغيلها في نظام VSWR المعتدل مع إعادة النظر في ضوابط الإنتاج.
الأثر على أداء الاستقبال
وفي حين تركز مناقشات VSWR في كثير من الأحيان على نقل النظم، فإن أداء المتلقي يعاني أيضا من ضعف المطابقة بين الهوائيات، وتخفض حالات عدم الدقة قوة الإشارة التي تم تسليمها إلى مدخل جهاز الاستقبال، مما يقلل بشكل فعال من ازدهار الهوائي وحساسية النظام.
وفي سياق تلقي النظم ذات المضخمات المنخفضة الدقة، يؤثر التطابق بين الكسب والضوضاء على حد سواء، ويمكن أن يزيد سوء المطابقة من رقم الضوضاء في النظام، مما يقلل من نسبة الإشارة إلى الضوضاء وينعدم فيه الاستلام للإشارة الضعيفة، وتواجه نظم استقبال النطاقات الواسعة تحديات خاصة في الحفاظ على جودة الترددات في جميع نطاق عملها، مما يتطلب في كثير من الأحيان تضاؤلا بين النوعية وحجم الترددات.
اعتبارات باندويدث
ويمثل عرض النطاق الترددي الذي يحتفظ فيه الهوائي بالمساحة المقبولة في الجمهورية العربية السورية نموذجاً حاسماً للأداء، وقد يحقق الهوائيات ذات النطاق الترددي الضيق ممتازاً في التردد الواحد، ولكنه يظهر أداء مهين بسرعة كتغيير في الترددات، ويضحي الهوائيات ذات النطاق العريض ببعض الأداء الذروة للحفاظ على القدرة على تحمل الترددات العالية على نطاق واسع.
ويُحدد نطاق التردد في التردد VSWR عادة على أنه نطاق التردد الذي لا يزال فيه VSWR دون قيمة محددة، عادة 2: 1، فعلى سبيل المثال، يمكن أن يحدد الهوائي ذو التردد العالي جداً < 2:1 > من 144 إلى 148 ميغاهيرتز " ، مع الإشارة إلى المطابقة المقبولة عبر النطاقين الكاملين للإذاعة الهادمة، وتحتاج التطبيقات التي تتطلب التشغيل عبر نطاقات متعددة أو النطاقات الواسعة النطاقات ذات الترددية الواسعة النطاق إلى شبكات مصممة.
المشكله العاليه
وعندما تتجاوز قياسات VSWR الحدود المقبولة، يساعد تشخيص المشاكل بصورة منهجية على تحديد المشكلة وتصحيحها، ويمكن أن ينتج عن ارتفاع مستوى الارتفاع في مستوى الارتفاع من أسباب عديدة، من أخطاء التركيب البسيطة إلى مسائل التصميم الأساسية، ويوفر النهج المنهجي للتشخيص الوقت ويمنع استبدال المكونات غير الضرورية أو إدخال تعديلات على النظام.
الأسباب المشتركة للمتمثلين في ارتفاع مستوى العنف ضد المرأة
وتمثل أبعاد الهوائي غير الصحيحة سبباً متكرراً لارتفاع مستوى الترددات العضوية في المياه الجوفية، لا سيما مع الهوائيات المبنية محلياً، ويجب أن تخفض فترات العناصر بدقة لتواتر التشغيل، بل إن الأخطاء الصغيرة تتسبب في تدهور كبير في مستوى سطح الأرض، وقد تظهر عوامل بيئية مثل الأجسام المعدنية القريبة أو المباني أو الهوائيات الأخرى أنهائية، وأن تزيد الهياكل الأرضية في منطقة VSWR.
وقد تؤدي مشاكل خط التغذية، بما في ذلك الكابلات المتضررة، أو الموصلات المتآكلة، أو التطفل على المياه، إلى انقطاع في المسافة التي تزيد من الكابلات الكنسية التي تم قذفها أو سحقها أو تعرضها لطقس، إلى إحداث أضرار داخلية تؤثر على اختلالها الشخصي، وقد تؤدي عوامل الربط التي يتم تركيبها بطريقة غير سليمة أو إلى إحداث نقاط انعكاسية تحط من قياسات VSWR.
ولا يمكن لرسوم شبكة المطابقة أو التكييفات غير المتناسبة أن تحولاً سليماً في التخلف، مما يؤدي إلى ارتفاع نسبة التونة التي تُعدل أو تعمل بشكل غير صحيح خارج نطاق مطابقتها، أن تحقق تحولاً مقبولاً في القوات المسلحة الرواندية.
الإجراءات التشخيصية
(ج) الشروع في فرز المشاكل عن طريق التحقق من أن قياس VSWR نفسه دقيق، والتحقق من جميع الصلات بين معدات القياس ونظام الهوائيات، وضمان أن تكون الموصلات ضيقة ونظيفة، والتقديرات التي ترد على التردد VSWR في ترددات متعددة لتحديد ما إذا كانت المشكلة ذات نطاق واسع (تبين جميع الترددات) أو ضيق النطاق (تبين فقط مشاكل شبكة ضيقة النطاق).
فصل الهوائي وقياس خط التغذية بدائرة قصيرة أو حمولة معروفة في النهاية البعيدة، وهذا الاختبار يعزل خط التغذية من الهوائي، ويكشف عما إذا كانت المشكلة تكمن في الكابل أو في الهوائي، وينبغي أن يظهر خط تغذية جيد ارتفاعا كبيرا جدا في مستوى VSWR مع دائرة مفتوحة و VSWR منخفضة جدا مع الإنهاء السليم.
فحص الهوائيات من الناحية المادية للضرر أو التآكل أو التغيرات البيئية، ابحث عن عناصر مكسورة أو اتصالات غير مرئية أو أشياء قريبة قد تؤثر على أداء الهوائي، وتحقق من أن جميع أبعاد الهوائي تتطابق مع مواصفات التصميم، وأن الهوائي يوضع في الارتفاع والتوجه المقصودين، وتحقق الهوائيات الاتجاهية من أن سرعة العناصر ومواءمة العناصر صحيحة.
الإجراءات الإصلاحية
وبمجرد تحديد سبب ارتفاع معدل الإصابة بالفيروس/الإيدز، يمكن اتخاذ إجراءات تصحيحية مناسبة، وتتطلب أخطاء بُعد الأنتينا تدقيق أو توسيع عناصر لتحقيق الارتداد المطلوب، ويمكن أن تؤدي التعديلات الصغيرة التي تبلغ بضعة في المائة من طول العنصر إلى تحسين كبير في نظام رصد الأرض.
وتتطلب مشاكل خط التغذية استبدال الكابلات أو إصلاحها، ولا يمكن إصلاح الكابلات المسدودة بطريقة موثوقة، وينبغي استبدالها بكابل جديد من نفس النوع والتشوهات السمية، وينبغي تركيب أجهزة الربط على النحو المناسب بعد تعليمات الصانع، مع الأدوات والتقنيات المناسبة لضمان الاتصالات الموثوقة، كما أن منع حدوث عمليات حرق غير طبيعية باستخدام أشرطة التعبئة الذاتية وختم الازدحام يحول دون حدوث تدهور في الجسم.
وقد يكون من الضروري تعديل أو استبدال شبكة المطابقة عندما يندرج عجز الهوائي خارج النطاق الذي يمكن أن يتعامل معه نظام المطابقة الحالي، وينبغي تعديل تواني الأنتينا بعد إجراءات الصانع لتحقيق الحد الأدنى من VSWR. وإذا لم يكن بوسع الموصل أن يحقق قبولاً في نظام رصد الأرض، قد يتطلب الهوائي تعديلاً أو اتباع نهج مطابق مختلف.
Advanced VSWR Topics
وبالإضافة إلى قياسات ومضاهاة البرمجيات الأساسية، فإن العديد من المواضيع المتقدمة توفر فهما أعمق لسلوك نظام الهوائي، وهذه المفاهيم ذات أهمية خاصة في طلب تطبيقات مثل استخدام الطاقة العالية، وقياسات الدقة، ونظم النطاق العريض.
VSWR and Transmission Line Loss
وتؤثر الخسائر في خط الانتقال على قياسات VSWR بطرق يمكن أن تكون مضادة، ويخفف خط الانتقال المفقودة من كل من الإشارات إلى الأمام ويعكس الإشارات، مع ارتفاع طول الإشارة المردودة مرتين، ومرتين من التكثيف، ويتسبب هذا الازدواج من الإشارة المجسدة في ارتفاع متوسط الترددات في نهاية الإرسال إلى أن يظهر على نحو أفضل من الرقم الفعلي VSWR في الأنتينا.
ويمكن حساب العلاقة بين الـ VSWR الفعلية عند الحمولة والخسائر في خط النقل، و VSWR في المصدر باستخدام نظرية خط النقل، مثلاً، رقم 3:1 VSWR عند الهوائي المرتبط به عبر 100 قدم من كابل الكوس الكوسكي مع 3 من فقدان ثنائي الفينيل متعدد البروم، ويمكن أن يكون هذا الأثر الخفي لخسارة الخط هو الذي يمكن أن يخفي مشاكل في الأنينة ويؤدي إلى استنتاجات غير صحيحة بشأن أداء النظام.
القيود المعقدة والثباتات التفاعلية
بينما تركز الكثير من مناقشات VSWR على الاضطرابات المقاومة، فإن الهوائيات الحقيقية غالبا ما تكون مسببة للاضطرابات المعقدة مع كل من المكونات المقاومة والرد الفعلية، ولا يفرق عنصر التفاعل (المدخل أو القدرة) الطاقة، بل يُستخدم في المتاجر والتسريبات، مما يؤثر على تطابق الارتداد، كما أن الهوائي الذي يُقاوم 50 أوما ولكن عنصر رد الفعل الكبير سيظهر مقاومة عالية للفيسو.
ويجب على شبكات التأقلم أن تلغي عنصر التفاعل مع تحويل العنصر المقاومة إلى القيمة المنشودة، وتلغي سلسلة التطعيمات رد الفعل الأسري، بينما تلغي سلسلة التأشيرات ردود الفعل المستحثة، ويوفر الرسم البياني لسامية أداة قوية لتصوير التخلف المعقد وتصميم شبكات مطابقة تعالج العناصر المقاومة والعناصر التفاعلية.
VSWR Circles and the Smith Chart
على خريطة سميث، كل المسافات التي تنتج نفس الـ VSWR تكمن في دائرة مركز الرسم البياني، وهذه الدوائر الثابتة في مركز العمليات توفر رؤية لرواية السلوك المطابق للخط، والمضي قدماً على امتداد دائرة ثابتة فيس وور (بإضافة طول خط الانتقال) يغير الازدحام، ولكن ليس في مركز VSWR.
ويكشف مخطط سميث أن العديد من المخالفات المختلفة يمكن أن تنتج نفس الـ VSWR. وعلى سبيل المثال، فإن 25 أومـس مقاومة و 100 أومـس تقاوم إنتاج 2.1 VSWR في نظام 50 أوم، وإن كانت تتطلب نُهجاً مختلفة للتطابق، ففهم هذه العلاقة يساعد على تصميم شبكات المطابقة وتفسير قياسات الارتداد.
الوقت المتبقي
ويوفر مجال التوقيت طريقة قوية لتحديد أماكن انقطاع الحركة على طول خطوط النقل، ويرسل جهاز من أجهزة تقرير التجارة والتنمية نبضا سريعا على خط النقل ويعرض الإشارات المنعكسة مقابل الوقت، ويشير التأخير في كل انعكاس إلى المسافة إلى التوقف، في حين يشير اتساع وبلورة التفكير إلى ما إذا كان التخلف أعلى أو أدنى من السمة المأخوذة.
ويثبت التقرير أن هذا البرنامج لا يقدر بثمن في تشخيص المشاكل التي تصيب خط التغذية، وتحديد أماكن الأجزاء المتضررة من الكابلات، والتحقق من التركيب السليم للوصلات وشبكات المطابقة، وكثيرا ما تشمل محللات شبكة الموصلات الحديثة القدرة على معالجة المبيدات، مما يتيح تحليل نظم الهوائيات على أساس الترددات والوقت، وهذه القدرة المزدوجة توفر وصفا شاملا لأداء النظم وتيسر التشخيص السريع للمشاكل.
التطبيقات العملية والنظرات الحقيقية للعالم
ويوفر فهم نظرية VSWR الأساس لتصميم النظام العملي للهوائيات وتحقيقه الأمثل، وتتطلب تطبيقات العالم الحقيقي موازنة المثل النظرية مع القيود العملية، بما في ذلك التكلفة، والفضاء، والعوامل البيئية، ومتطلبات الأداء، وتختلف أولويات تطبيقات نظام رصد الأرض ونطاقات الأداء المقبولة.
طلبات إذاعية للهواة
ويعمل مشغلو أجهزة الإرسال الهوائية مع أنواع متنوعة من الهوائيات عبر الترددات تتراوح بين 1.8 ميغاهيرتز و10 جيهرتز وما بعده، وتطرح العمليات المتعددة النطاقات تحديات خاصة، حيث يجب أن تغطي الهوائيات الواحدة في كثير من الأحيان مجموعات متعددة من الهواة تحمل بطاقات غير مرخص بها، وتوفر تونة الأنتينا حلا واحدا، مما يحول دون مطابقة التوالق مع أجهزة الإرسال المختلفة.
وتتطلب الاتصالات المتنقلة والطوارئ نظماً هوائياً يمكن نشرها بسرعة في بيئات مختلفة، وكثيراً ما تبين الهوائيات التي تعمل بشكل معقول عبر مجموعات متعددة أن مستوى VSWR أعلى من التصميمات ذات النطاق الواحد الأمثل، ولكنها توفر المرونة التشغيلية، ويساعد فهم المبادلات التجارية التي تقوم بها المنظمة على اختيار الهوائيات المناسبة لسيناريوهات تشغيلية محددة واتخاذ قرارات مستنيرة بشأن الوقت الذي يلزم فيه استخدام أو شبكات مطابقة.
البث التجاري
وتحتاج محطات البث التجارية إلى نظم هوائيات موثوقة للغاية ذات أداء متسق، وعادة ما تكون الهوائيات الإذاعية مصممة بحيث تكون منخفضة جدا (في كثير من الأحيان 1-1:1 أو أفضل) على التردد المخصص لتحقيق أقصى قدر من الطاقة المشععة والتقليل إلى أدنى حد من الضغط على أجهزة الإرسال، وتجعل مستويات الطاقة العالية المستخدمة في البث من الضروري منع حدوث أضرار في المعدات وضمان كفاءة التشغيل.
وتستخدم هوائيات البث التلفزيوني والتلفزيوني شبكات متطورة للمضاهاة، وكثيرا ما تشمل نظما للرصد في محطة VSWR، وتوفر هذه الشاشات مقياسا مستمرا للشبكة، مما يثير الإنذارات إذا تجاوزت محطة VSWR الحدود القصوى، ويتيح هذا الرصد الكشف السريع لمشاكل نظام هوائي قبل أن تسبب في حدوث أضرار أو انقطاع في الخدمة، وتشكل القياسات المنتظمة للأجهزة اللاسلكية جزءا من إجراءات الصيانة الروتينية، مع إجراء تحليل للاتجاهات يساعد على تحديد التدهور التدريجي قبل أن يحدث ذلك.
الاتصالات اللاسلكية واللاسلكية
تستخدم محطات قاعدية متنقلة حديثة هوائيات متعددة لمجموعات وتكنولوجيات مختلفة الترددات، ويجب على كل من الهوائيات الاحتفاظ بأجهزة استقبال في إطار الترددات العاملة لضمان التغطية والقدرة الموثوقة، وتتطلب النطاقات الواسعة المستخدمة في النظم الخلوية الحديثة (التي غالباً 20 ميغاهيرتز أو أكثر) تصميمات هوائيات تحافظ على VSWR تحت 1.5:1 في جميع أنحاء النطاق.
وتطرح الخلايا الصغيرة ونظم الهوائيات الموزعة تحديات فريدة من نوعها في مجال الترددات المميتة نتيجة لاستخدام خطوط التغذية الطويلة والمقسمات المتعددة في شبكة التوزيع، ويستحدث كل نقطة انقسام ووصل احتمال انقطاع البرمجيات التي يمكن أن تتدهور، ويضمن تصميم النظام الدقيق وممارسات تركيب النوعية أن الآثار التراكمية للترددات العضوية لا تضر بأداء النظام، ويتحقق الاختبارات والصيانة المنتظمة من أن VSWR لا تزال في مواصفات محددة في دورة الحياة النظامية.
الفضاء الجوي والتطبيقات الساتلية
وتتطلب التطبيقات الفضائية الجوية نظماً هوائياً موثوقة للغاية تعمل في بيئات قاسية، ويجب أن تحتفظ هوائيات الطائرات بأجهزة مرنة مقبولة من طراز VSWR عبر درجات الحرارة تتراوح بين 55 درجة مئوية و85 درجة مئوية أو أكثر، بينما تكون لديها تهوية وتصوير وقوى إيرودينامية، وتواجه الهوائيات الساتلية ظروفاً أكثر تطرفاً تشمل الفراغ والإشعاع ودرجة الحرارة التي تدور من 150 درجة مئوية إلى 150 درجة مئوية + 150 درجة مئوية.
وعدم القدرة على إصلاح أو تعديل الهوائيات بعد الإطلاق يجعل اختبارات التأشيرات المسبقة للرحلات الجوية والمؤهلات ذات أهمية حاسمة بالنسبة للنظم الساتلية، وتتحقق القياسات الموسعة للأجهزة العاملة في مجال الترددات المحتوية على الترددات المتوسطة والمتوسطة في درجات الحرارة والظروف البيئية من أن الهوائيات ستؤدي بشكل موثوق به طوال فترة البعثة، وتوفر نظم الهوائيات الرادعة قدرة احتياطية إذا فشلت الهوائيات الأولية أو أظهرت أداء متحللا في مجال الترددات.
الاتجاهات المستقبلية في قياس ورصد ومواءمة
ويواصل النهوض بالتكنولوجيا تحسين قدرات قياس VSWR وتقنيات المطابقة، وتواجه النظم الحديثة لنموذج الإبلاغ الموحد متطلبات متزايدة الطلب على النطاق الترددي والكفاءة والتكامل، وحفز الابتكار في تصميم الهوائيات ونُهج مضاهاة العيوب.
أجهزة راديو وأجهزة تكييف
ويمكن أن تعمل نظم الإذاعة المصممة على البرمجيات عبر نطاقات الترددات الواسعة، مما يشكل تحديات في الحفاظ على الترددات العضوية الثابتة المقبولة في جميع ترددات التشغيل، وتستخدم شبكات المطابقة التصحيحية المكونات السائلة إلكترونيا التي تسيطر عليها أجهزة معالجة دقيقة لتكييف المطابقة تلقائيا للحد الأدنى من الترددات العاملة الحالية، وتقيس هذه النظم VSWR في الوقت الحقيقي وتعدل عناصر المطابقة من أجل تحقيق أقصى قدر من الأداء دون تدخل.
وتظهر خوارزميات التعلم الماكنة وعداً بتحقيق أفضل مستوى لشبكات المطابقة التكيُّفية، وتعلم العلاقة بين ظروف التشغيل والأوضاع المثلى للمواءمة، ويمكن لهذه النظم أن تعوض تلقائياً عن التغيرات البيئية، والشيخوخة، وغيرها من العوامل التي تؤثر على VSWR بمرور الوقت، كما أن إدماج رصد وتكييف VSWR في منابر التنمية المستدامة يوفر تحقيق الاستخدام الأمثل دون هوادة لأداء نظام الأنتينا عبر سيناريوه التشغيلي المتنوع.
حلاوى الهوائيات والمواثيق المتكاملة
ويتزايد إدماج الهوائيات الحديثة في لوحات الدوائر أو مساكن الأجهزة، ويستلزم هذا الإدماج اهتماماً دقيقاً لمضاهاة الوصلات وأجهزة التطوير المتطورة عبر نطاق التشغيل، وتتيح أدوات المحاكاة المتقدمة للمصممين الاستفادة المثلى من قياسات هندسة الهوائيات وشبكات المطابقة قبل وضع العلامات المادية، والحد من وقت التنمية والتكلفة.
وتستخدم الهوائيات المتعددة النطاقات والشبكات فوق النطاقات تقنيات متطورة للمواءمة بين النطاقات المتعددة الترددات المقبولة للشبكة، وتوفر شبكات المطابقة القائمة على التماثيل المميتة ونظم الهوائي النشطة نُهجا جديدة لمضاهاة الإمداد السريع، وهذه التكنولوجيات تمكن الهوائيات الأصغر حجما من أداء أفضل، ودعم استمرار التقليل إلى أدنى حد من الأجهزة اللاسلكية.
سلف تكنولوجيا القياس
وتوفر محللات شبكة ناقلات حديثة قدرات قياسية لم تكن قابلة للتخيل منذ عقود مضت، كما أن عمليات الفرز المتنقلة ذات النطاق الترددي إلى 6 جيهرتز أو ارتفاع تكلفة جزء من ما كانت تكلفه الأدوات المختبرية في الماضي، وهذه الأدوات الميسورة التكلفة تجلب قدرات قياسية وتحليلية متطورة على مستوى VSWR إلى المهندسين الميدانيين والتقنيين، ومشغلي أجهزة لاسلكية الهواة.
وتتيح نظم القياس القائمة على الكلاب الرصد عن بعد للأجهزة ذات الصلة بالأجهزة ذات الصلة بالأجهزة ذات الصلة بالأجهزة ذات الصلة بالأجهزة ذات الصلة بالأشعة فوق البنفسجية وغيرها من البارامترات، ويمكن أن تبلغ محطات القاعدة الخلوية وغيرها من الهياكل الأساسية الحيوية بيانات VSWR إلى نظم الرصد المركزية، مما يتيح الصيانة الاستباقية والكشف السريع عن المشاكل.
خاتمة
ويمثل معدل الموجة الدائمة المتدفقة مظلة أساسية في تصميم نظام هوائي وتركيبه وصيانته، إذ إن فهم مفاهيم معامل التفكير وسوء المطابقة هو أمر أساسي لإدارة الأفكار وتحسين كفاءة النظام، ومن الديبول الأساسية إلى صفائف متطورة، فإن كل نوع من أنواع الحيوانات المنوية يميز خصائص فريدة من نوعها يجب فهمها وإدارتها من أجل الأداء الأمثل.
فالعلاقة بين VSWR والتفكير والمعامل وفقدان العودة توفر منظورات متعددة بشأن نفس الظاهرة المادية المتمثلة في سوء المطابقة، ويجب أن يكون المهندسون والتقنيون مرتاحين للعمل مع جميع هذه المعايير والتحول بينها حسب الحاجة، كما أن معدات القياس الحديثة تجعل من المواصفات المتاحة بأسعار معقولة، بينما تتيح تقنيات المطابقة المتقدمة تحقيق الاستخدام الأمثل لنظم الحيوانات المنوية التي تواجه تحديات.
ويضمن الاهتمام السليم بشبكة VSWR طوال فترة تصميمها وتركيبها وتعهدها نقل الطاقة بكفاءة، ويحمي المعدات من الأضرار، ويزيد أداء النظام إلى أقصى حد، وسواء كان يعمل مع هوائيات لاسلكية بسيطة أو نظم تجارية معقدة، فإن فهم وإدارة VSWR يظلان أساسيان لتحقيق اتصالات موثوقة في إطار الترددات الترددية، وبما أن التكنولوجيا اللاسلكية لا تزال تتقدم، فإن قياس الترددات وتقنيات المطابقة ستتطور لمواجهة التحديات الجديدة مع ما تبقى من خطوط النقل الأساسية.
For further information on antenna theory and RF engineering, visit Antenna-Theory.com], explore resources at ] Analog Devices]], or consult the extensive technical documentation available from ]Rohde & Schwarz[FT provide detailed information range