КСВ — коефіцієнт стоячої хвилі, англійською VSWR. Він показує, наскільки добре антена узгоджена з кабелем і передавачем. Запити «ксв антени це» і «вимірювання ксв антени» стабільно популярні, тож розберемо тему від суті до вимірювань.
Що показує КСВ антени
Передавач, кабель і антена розраховані на однаковий хвильовий опір, зазвичай 50 Ом. Якщо опір антени на робочій частоті відрізняється, частина хвилі відбивається назад до передавача. Пряма і відбита хвилі складаються, утворюючи стоячу хвилю. КСВ = 1 означає ідеальне узгодження без відбиття. Чим більше КСВ, тим більше потужності повертається.
Таблиця: КСВ, зворотні втрати і втрачена потужність
| КСВ | Зворотні втрати (RL) | Відбито потужності | Дійшло до антени |
|---|---|---|---|
| 1,0 | ∞ | 0 % | 100 % |
| 1,2 | 20,8 dB | 0,8 % | 99,2 % |
| 1,5 | 14,0 dB | 4 % | 96 % |
| 2,0 | 9,5 dB | 11 % | 89 % |
| 3,0 | 6,0 dB | 25 % | 75 % |
| 5,0 | 3,5 dB | 44 % | 56 % |
Зворотні втрати (Return Loss) — те саме узгодження, записане в dB: що більше число, то краще. На векторному аналізаторі це параметр S11 (його модуль зі знаком мінус).
Яка норма КСВ антени
- до 1,5 — добре узгоджена антена, втрати несуттєві;
- 1,5…2,0 — прийнятно для більшості застосувань;
- понад 2…3 — варто шукати причину: передавачі можуть знижувати потужність або перегріватися.
КСВ залежить від частоти, тому антену оцінюють у всій робочій смузі, а не в одній точці.
Як виміряти КСВ антени
- КСВ-метр вмикають між передавачем і антеною. Це простий і дешевий спосіб для радіостанцій, але він потребує роботи передавача і дає одну частоту.
- Антенний аналізатор (NanoVNA та подібні) сам генерує сигнал і будує графік КСВ на всій смузі. Найпопулярніший варіант для FPV-антен і модулів.
- Векторний аналізатор кіл (VNA) дає КСВ, S11, діаграму Сміта і довжину лінії. Як працює цей режим, ми розібрали в статті VNA: S-параметри і діаграма Сміта.
- Режим CAT аналізатора кабелів і антен вимірює КСВ і знаходить відстань до пошкодження в кабелі (DTF): детальніше.
Перед вимірюванням калібрують прилад на кінці того самого кабелю, яким підключають антену: інакше в результат потрапляють втрати і відбиття кабелю.
Чому КСВ «гарний», а зв’язку немає
- Довгий тонкий кабель маскує погану антену. Відбита хвиля двічі проходить через втрати, і КСВ на вході виглядає кращим, ніж є насправді. Про це в статті коаксіальний кабель і затухання.
- Не та поляризація. Для кругової поляризації антени на обох кінцях мають бути одного типу (RHCP з RHCP).
- Перешкоди на трасі. Узгодження ідеальне, але сигнал губиться в рельєфі — перевірте трасу калькулятором радіозв’язку.
КСВ показує втрати узгодження, а результат «в ефірі» видно за рівнем сигналу — див. dBm і RSSI.
Антена на платі
Чіп-антени та друковані антени на платі потребують узгоджувального кола (π-ланцюжок) і правильної лінії 50 Ом. Її ширину рахують під стек шарів ще на етапі проєктування в Altium — див. підготовку файлів для виробництва. Ми в SparSIT вимірюємо антени та тракти на вимірювальному стенді Siglent і розробляємо RF-плати.
Довідка: Standing wave ratio у Вікіпедії і проєкт NanoVNA.
Читайте також
- dBm, dB, dBi і RSSI: як читати рівень радіосигналу
- Коаксіальний кабель: 50 Ом, затухання і як вибрати кабель для антени
- SDR-приймач: що це і який обрати (RTL-SDR, HackRF, ADALM-Pluto)
- Altium Designer: що це, скільки коштує і як отримати безкоштовно
- Gerber, BOM і OutJob в Altium: як підготувати файли для виробництва плати
