¿Por qué pérdida de retorno > -10dB y VSWR
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El pérdida de retorno de señal y Relación de onda estacionaria de voltaje (VSWR) son dos de las características más importantes de una antena. Por lo tanto, la comprensión adecuada de ellos es esencial para un buen diseño de antenas.
Las antenas juegan un papel importante en todas las áreas de la comunicación inalámbrica en la actualidad. La pérdida de retorno y VSWR son los dos índices principales que miden las características de entrada de una buena antena y todos los circuitos de RF en general como una red que se puede medir con un analizador de red.
Ya hemos hablado sobre la ganancia y la directividad de la antena. Ahora comprendamos la importancia de la pérdida de retorno y VSWR en el diseño de antenas.
La pérdida de retorno es el parámetro que indica la porción de energía que es rechazada y devuelta a una fuente que pretendía transmitirla. Representa el porcentaje de coincidencia de impedancia entre los dos puntos (fuente y carga) en la transferencia de potencia, expresado como la fracción de potencia reflejada de regreso desde la carga a la fuente. Cuanto mayor sea la coincidencia de impedancia, menor será la pérdida de retorno.
Pérdida de retorno de antena (R)
En general, la pérdida de retorno se puede definir como la cantidad de energía que se devuelve o refleja debido a interrupciones en la ruta de transmisión o desajuste de impedancia, que también se analiza aquí. Esta es la relación entre la potencia incidente o de entrada (Pi) y la potencia reflejada o devuelta (Pr), medida en decibelios (dB).
La pérdida de retorno se puede relacionar con el coeficiente de reflexión y la relación de onda estacionaria de voltaje (VSWR). El coeficiente de reflexión es la relación entre el voltaje incidente o directo y el voltaje de salida o reflejado, representado por Γ y relacionado con la pérdida de retorno de la siguiente manera:
Impedancia (Z)
La figura 2 muestra los tres componentes involucrados en la transmisión de radio, a saber, la fuente para transmitir señales de radio, la línea de transmisión y la antena como carga. La figura muestra las condiciones coincidentes y no coincidentes.
Esta clasificación se basa en la diferencia entre los números de las cifras dadas cerca de la radio (50 Ω) y la antena (75 Ω). Estos números representan la impedancia (Z) del dispositivo en cuestión, que es de naturaleza compleja y es una combinación de resistencia (R) y reactancia inductiva (L) o/y reactancia capacitiva (C).
Recuerde que el valor de la impedancia depende de la frecuencia de operación.
Relación de onda estacionaria de voltaje (VSWR)
VSWR indica qué tan bien la impedancia de la fuente o carga coincide con la antena y la línea de transmisión utilizada para transferir energía. Representa los niveles de voltaje máximo y mínimo a lo largo de toda la línea de transmisión de la siguiente manera:
ZL y ZO son la carga y la impedancia característica de la línea de transmisión.
Cuando hay una coincidencia de impedancia adecuada entre la fuente y la carga, no hay reflexión y, por lo tanto, Γ = 0 y, por lo tanto, VSWR es el número positivo y real con valores mínimos y máximos de 1 e infinito respectivamente. Por lo tanto, con una antena perfectamente sintonizada, el VSWR debe ser 1 para indicar que no se refleja energía de regreso a la fuente.
Cuanto mayor sea la VSWR, mayor será la pérdida y menor la eficiencia de transferencia de potencia.
Para buenos componentes de RF en tiempo real, se debe considerar un VSWR de menos de 1,5:1 para el valor típico de impedancia de la línea de transmisión, que está entre 50 Ω y 75 Ω. La pérdida de retorno, el coeficiente de reflexión, VSWR y el porcentaje de potencia reflejada están relacionados como se muestra en la Tabla 1.
| tabla 1 | ||||
| Relación entre la pérdida de retorno, el coeficiente de reflexión, VSWR y el porcentaje de potencia reflejada | ||||
| VSWR | factor de reflexión | Pérdida de retorno (dB) | % de potencia reflejada | Significado |
| infinidad | 1 | 0 | 100 | No se transmite potencia y todo se refleja (cortocircuito o circuito abierto) |
| 17 | 0.84 | 1 | 80 | 80% reflexión y 20% transmisión |
| 6 | 0.44 | 3 | 50 | 50% reflexión y 50% transmisión. Una buena regla general: 3:1=6 dB |
| 2 | 0.32 | 10 | 10 | 10% reflexión y 90% transmisión. Una buena regla general: 1,5:1=14 dB |
| 1 | 0 | infinidad | 0 | 0% de reflexión y 100% de transmisión van juntos perfectamente |
| Tabla 2 | |
| Comparación de pérdida de retorno y VSWR | |
| VSWR | Pérdida de retorno (RL) |
| Relación de tensión aplicada a reflejada | Parte de una señal que se refleja debido a una interrupción en la línea para indicar pérdida |
| Preferido en la industria de conectores | Preferido en la industria del cable |
| es una medida lineal | es una medida logaritmica |
| Útil cuando se muestran reflejos más grandes | Útil cuando se muestran reflejos muy pequeños |
| VSWR=(1+10RL/20)/(10RL/20-1) | Pérdida de retorno = 20 * Log10 (VSWR+1/VSWR-1) |
De la tabla podemos entender que cuando el La pérdida de retorno es <10 dBla antena estará arriba VSWR >2indicando que el sistema hará esto reflejan >30% de potencia y el El rendimiento de la antena es <70%..
Para VSWR=2El coeficiente de reflexión = 1/3 y 20 log (1/3) = -9,54 dB.
Por lo tanto un VSWR de menos de 1,5:1 se considera ideal en el campo de alta frecuenciay un VSWR de 2:1 es casi aceptable para sistemas con pérdidas más críticas para aplicaciones de baja potencia.
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dr. S.Suganthi es profesor en el Departamento ECE de K. Ramakrishnan College of Technology, Samayapuram, Trichy
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