Na eletrônica de RF, geralmente caracterizamos um componente ou antena por sua relação de onda estacionária (SWR). Qual é a definição desse parâmetro e como isso afeta um circuito?
A motivação para esta pergunta é que, ao responder a outra pergunta , teria sido útil poder se referir a uma definição de SWR dentro do site para explicar como a SWR é medida.
Respostas:
Qualquer linha de transmissão tem uma impedância característica, geralmente denominada Z 0 . Se uma linha de transmissão terminar com impedâncias que correspondem a Z 0 , um sinal lançado em uma extremidade será completamente absorvido na outra extremidade e nenhuma energia será refletida de volta à fonte. A tensão e / ou corrente medidas em qualquer ponto ao longo da linha serão as mesmas que em qualquer outro ponto.
No entanto, se uma impedância de terminação não corresponder à linha de transmissão, a energia será refletida de volta na linha e esse sinal "reverso" interferirá no ("adicionar ou subtrair") o sinal "direto".
Se o sinal for uma onda senoidal de frequência fixa, essa interferência produzirá "ondas estacionárias" na linha de transmissão. Isso significa que a tensão ou corrente medida na linha variará periodicamente com a distância da descontinuidade da impedância. Se a impedância de terminação for maior que Z 0 , haverá uma tensão máxima nesse ponto; se for menor, haverá um máximo atual lá.
A definição de "relação de onda estacionária" (SWR) é a relação entre a tensão máxima (ou corrente) encontrada em qualquer ponto da linha e o valor mínimo encontrado em qualquer outro ponto da linha. Às vezes, o termo VSWR é usado para indicar explicitamente a taxa de tensão. O valor desta razão é directamente relacionada com a proporção de Z 0 para a impedância de terminação Z t . Especificamente,
SWR = Z T / Z 0 , se Z T > Z 0
SWR = Z 0 / Z T , se Z T <Z 0
Quando um componente ou antena é caracterizado com uma medição de cabos de aço, isso é sempre especificado em relação a uma impedância nominal específica da linha de transmissão (geralmente 50Ω ou 75Ω, dependendo da aplicação pretendida). Esta é apenas outra maneira de indicar o quão perto a impedância do dispositivo está do valor nominal.
Como Dave Tweed mostrou em sua resposta, a relação de ondas estacionárias (SWR) é uma maneira de caracterizar a qualidade de uma carga em um sistema de RF. Ou seja, caracteriza o quão perto um componente de carregamento corresponde à impedância característica do sistema.
O SWR pode ser especificado em termos dos sinais de tensão ou corrente na linha de transmissão, embora na maioria das vezes utilizemos a tensão, e depois nos referimos especificamente ao VSWR.
O VSWR foi usado historicamente porque pode ser medido usando um método manual simples. É usada uma linha de transmissão coaxial dielétrica a ar, com um slot no condutor externo, permitindo que uma sonda seja inserida para entrar em contato com o condutor central. A sonda é movida ao longo da linha para encontrar os pontos de amplitude máxima e mínima do sinal, o que obviamente fornece imediatamente o VSWR. Atualmente, essa técnica não é usada para linhas coaxiais devido à disponibilidade de analisadores de rede automatizados, mas ainda é usada em sistemas de guia de ondas com uma configuração de sonda como esta:
O VSWR é frequentemente usado para caracterizar componentes de RF quando queremos especificar quão bem eles são compatíveis com as cargas em uma linha de transmissão, sem referência a se eles produzem reflexos negativos ou positivos.
O VSWR também é freqüentemente usado para caracterizar antenas, porque é necessário apenas conhecer a magnitude da reflexão para determinar a fração da fonte de energia irradiada da antena.