En électronique RF, nous caractérisons souvent un composant ou une antenne par son taux d'ondes stationnaires (SWR). Quelle est la définition de ce paramètre et comment affecte-t-il un circuit?
La motivation de cette question est que, tout en répondant à une autre question , il aurait été utile de pouvoir se référer à une définition du SWR au sein du site afin d'expliquer comment le SWR est mesuré.
Réponses:
Toute ligne de transmission a une impédance caractéristique, généralement notée Z 0 . Si une ligne de transmission se termine avec des impédances correspondant à Z 0 , un signal lancé à une extrémité sera complètement absorbé à l'autre extrémité, et aucune énergie ne sera réfléchie vers la source. La tension et / ou le courant mesurés en tout point de la ligne seront les mêmes que tout autre point.
Cependant, si une impédance de terminaison n'est pas adaptée à la ligne de transmission, l'énergie sera réfléchie dans la ligne, et ce signal "inverse" interfèrera avec (ajoutera ou soustraira) le signal "direct".
Si le signal est une onde sinusoïdale à fréquence fixe, cette interférence produira des "ondes stationnaires" sur la ligne de transmission. Cela signifie que la tension ou le courant mesuré dans la ligne variera périodiquement avec la distance de la discontinuité d'impédance. Si l'impédance de terminaison est supérieure à Z 0 , il y aura un maximum de tension à ce point; s'il est inférieur, il y aura un maximum actuel.
La définition du «rapport d'onde stationnaire» (SWR) est le rapport entre la tension (ou le courant) maximale trouvée en tout point le long de la ligne et la valeur minimale trouvée en tout autre point le long de la ligne. Parfois, le terme VSWR est utilisé pour désigner explicitement le rapport de tension. La valeur de ce rapport est directement liée au rapport de Z 0 à l'impédance de terminaison Z T . Plus précisément,
SWR = Z T / Z 0 , si Z T > Z 0
SWR = Z 0 / Z T , si Z T <Z 0
Lorsqu'un composant ou une antenne est caractérisé par une mesure SWR, celle-ci est toujours spécifiée par rapport à une impédance nominale de ligne de transmission particulière (généralement 50 Ω ou 75 Ω, selon l'application prévue). C'est juste une autre façon d'indiquer à quel point l'impédance de l'appareil est proche de la valeur nominale.
Comme l'a montré Dave Tweed dans sa réponse, le taux d'ondes stationnaires (SWR) est un moyen de caractériser la qualité d'une charge dans un système RF. C'est-à-dire, il caractérise à quel point un composant de chargement correspond à l'impédance caractéristique du système.
Le SWR peut être spécifié en termes de signaux de tension ou de courant sur la ligne de transmission, bien que le plus souvent nous utilisons la tension, puis nous nous référons spécifiquement au VSWR.
VSWR a été utilisé historiquement parce qu'il peut être mesuré en utilisant une méthode manuelle simple. Une ligne de transmission coaxiale air-diélectrique est utilisée, avec une fente dans le conducteur extérieur permettant à une sonde d'être insérée de contacter le conducteur central. La sonde est déplacée le long de la ligne pour trouver les points d'amplitude maximale et minimale du signal, ce qui donne bien sûr immédiatement le VSWR. Cette technique n'est pas utilisée pour les lignes coaxiales aujourd'hui en raison de la disponibilité d'analyseurs de réseau automatisés, mais elle est toujours utilisée dans les systèmes de guides d'ondes avec une configuration de sonde comme celle-ci:
VSWR est souvent utilisé pour caractériser les composants RF lorsque nous voulons spécifier leur adéquation en tant que charges sur une ligne de transmission, sans référence à la production de réflexions négatives ou positives.
VSWR est également souvent utilisé pour caractériser les antennes, car il suffit de connaître l'amplitude de la réflexion pour déterminer la fraction de la puissance de la source rayonnée par l'antenne.