hoge swr.

Alles over zend(ontvang)ers en toebehoren.
Bericht
Auteur
pa3gju
Berichten: 254
Lid geworden op: 24 jan 2006, 20:44
Roepletters: PA3GJU
Locatie: Maasbracht
Contacteer:

hoge swr.

#1 Bericht door pa3gju »

Nog iets wat ik niet kan vinden op het internet.
Als de swr 1 op 5 is dus veel te hoog en ik zend met 100 watt wat verlies ik dan van vermogen? Dus swr niet 1 op 1,5 maar 1 op 5.
Ik kan nergens een schaal daarvan vinden. Voorbeeld 1 op 1...1 op 2 enz...Ik ga uit van het werkelijke verlies en niet de digitale aflezing van een automatische antennetuner.

Ben toch nieuwsgierig.

Gebruikersavatar
PA5COR
Berichten: 2560
Lid geworden op: 29 jan 2006, 13:21
Roepletters: PA5COR
Locatie: Sneek

#2 Bericht door PA5COR »

FF gejat.

Understanding Standing Wave Ratios

By Ken Larson KJ6RZ


We worry a lot about Standing Wave Ratio (SWR) in amateur radio since SWR is one indication of how well our antenna system is working. Most HF transceivers and antenna tuners have built in SWR meters.

SWR is a measure of a transceiver’s output power (Pf) verses the portion of that power reflected by the antenna system (Pr). If the antenna system is working well, most of the forward power will be radiated by the antenna with very little power reflected back to the transceiver. That is, the reflected power will be much less than the forward power (Pr << Pf). The difference between the forward power and the reflected power is the actual or true power (Pt) radiated by the antenna (Pt = Pf – Pr), assuming that losses in the transmission line are negligible.

If the output impedance of the transceiver, the characteristic impedance of the transmission line, and the impedance of the antenna itself are all equal (if we have a perfectly matched system), then the SWR will be 1:1. This is the best or ideal case in that all of the transceiver’s output power Pf will be radiated by the antenna (Pr = 0). In practice, this case is rarely achieved. Normally the antenna system will reflect some power back to the transceiver. Typically then, the first number in the SWR ratio will be greater than 1. If SWR is represented as S:1, then S > 1 in most cases. From a practical point of view, SWR numbers in the range from 1:1 to 1.5:1 (1 < S < 1.5) are very good, meaning that the antenna is radiating most of the power sent to it.

The term Standing Wave Ratio, SWR, relates to the variation in the voltage (or current) along the length of the transmission line from the transceiver to the antenna. If the antenna is perfectly matched to the transmission line, there will be no variation in the voltage. The voltage measured at each point along the transmission line will be the same. However, if the antenna impedance is different from that of the transmission line, then some of the forward power will be reflected by the antenna and travel back toward the transceiver. The forward power traveling in one direction along the transmission line and the reflected power traveling in the opposite direction creates an interference pattern along the length of the transmission line. Because of this interference pattern, the voltage measured at various locations along the transmission line will no longer be the same. At some point the measured voltage will be Vm. A short distance from that point the voltage will be less than Vm. A little further on the voltage will be even less. As we continue to move away from that point toward the antenna, the voltage will reach a minimum value and then start increasing again. If we measure the voltage along the entire length of the transmission line, we find that the voltage varies sinusoidally. Furthermore, this sinusoidal voltage waveform is stationary, it does not move, it appears frozen in place along the length of the transmission line. Thus the name standing wave. The ratio of the highest voltage (Vh) to the lowest voltage (Vl) along the transmission line is called the standing wave ratio (SWR). Thus SWR = Vh : Vl . If the impedance of the antenna and the transmission line are the same, there is no reflected power, there is no standing wave, and the voltage everywhere along the transmission line is the same. That is Vh = Vl , and SWR = Vh : Vl = Vl : Vl = 1:1, a perfect match. If the impedance of the antenna and the transmission line are not the same, some of the forward power will be reflected by the antenna, a sinusoidal voltage interference pattern will develop along the transmission line, and Vh will not equal Vl . In this situation Vh = SVl , where S is some number greater than 1. Thus in this case the SWR = Vh : Vl = SVl : Vl = S : 1.

The output impedance of commercially available amateur radio transceivers is 50 ohms. The characteristic impedance of the various types of coax cable transmission lines used in amateur radio is also approximately 50 ohms. However, the impedance of the antenna is rarely 50 ohms. The radiation resistance of a quarter wavelength vertical antenna with a very good ground plane is about 35 ohms. The radiation resistance of a half wavelength center fed dipole is about 70 ohms. In each case, this is the approximate impedance of the antenna at its resonant frequency. In both cases the antenna impedance is pure resistive (the antenna appears to be a resistor). Above its resonant frequency, the antenna’s impedance is inductive (the antenna appears to be an inductor in series with a resistor). Below the resonant frequency, the antenna impedance is capacitive (the antenna looks like a capacitor in series with a resistor). The impedance of the antenna is not equal to 50 ohms in any of these situations. As a result, part of the transmitted power will be reflected by the antenna back to the transceiver.

In terms of SWR ratios, the reflected power Pr = [(S-1)/(S+1)]2 Pf and the power radiated by the antenna (Pt) is given by Pt = [1 – [(S-1)/(S+1)]2 ]Pf . As an example, suppose that the power output of a transceiver is Pf = 100 watts and the antenna system is perfectly matched with an SWR of 1:1 (S = 1), then

Pt = [1 – [(S-1)/(S+1)]2 ]Pf = [1 – 0] Pf = Pf = 100 watts.

That is, all of the transceiver’s output power is actually radiated by the antenna. As a second example, suppose that the SWR of the antenna is 3:1 (S = 3). In this case

Pt = [1 – [(S-1)/(S+1)]2 ]Pf = [1 – [(3-1)/(3+1)]2 ] 100 = [1 – [1/2]2] 100 = 75 watts.

In this example only 75 watts of the transceiver’s output is actually radiated by the antenna. The remaining 25 watts is reflected by the antenna back to the transceiver. Expressing the true power Pt actually radiated by the antenna relative to the transceiver’s output power Pf as a db power gain (or loss if a negative number) we have

db = 10 log (Pt / Pf) = 10 log [1 – [(S-1)/(S+1)]2 ].

If the antenna system SWR = 3:1 then the gain = 10 log [0.75] = -1.25 db. Since the gain is negative, the antenna system will actually produce a loss which is what would be expected. What is interesting is that an SWR of 3:1 is considered to be a high undesirable SWR, and yet it results in a loss of only 1.25 db, hardly noticeable to anyone receiving the transmission. Remember that a 3 db gain or lost in power is required at the transmitter before a person receiving the signal will notice any change in received signal strength. However, there is more to the SWR story.

Power reflected by the antenna will travel back through the transmission line and arrive at the output of the transceiver. Modern day semiconductor transceivers do not handle this reflected power well. If the reflected power is sufficiently high, it can severely damage the transceiver’s power output transistors. To avoid damage, manufacturers design protective circuits into the power output stage. The protective circuit reduces the transceiver’s output until the magnitude of the reflected power is below that which would cause damage to the transceiver. In terms of SWR ratios, transceiver’s typically operate at their full nominal output power Pn, for example 100 watts, at SWR values of less than 1.5: 1 (S < 1.5). For SWR values greater than 1.5:1, the transceiver’s protective circuitry kicks in, typically limiting the transceiver’s forward output power Pf to approximately Pf = [1/(S-0.5)2] Pn, where S > 1.5. If the antenna system SWR is 3:1 and the transceiver’s nominal output power Pn = 100 watts, the output power of the transceiver will be limited to Pf = [1/(S-0.5)2] Pn = [1/(3-0.5)2]100 = 16 watts! In terms of db change, the protective circuitry drops the transceiver’s power output by

Power reduction = 10 log [Pf / Pn] = 10 log [1/(S-0.5)2] for S > 1.5.

For an SWR of 3:1, the power reduction = 8 db. This power reduction will clearly be noticeable at the receiving end.

The total loss in power due to a high SWR is the sum of the db power reduction imposed by the transceiver’s protective circuitry and the loss resulting from reflection at the antenna. Thus:

Total SWR loss = 10 log [1/(S-0.5)2] + 10 log [1 – [(S-1)/(S+1)]2 ] , for S > 1.5.

The interesting observation from this equation, and the above discussion, is that the power reduction imposed by the transceiver’s protective circuitry is considerably greater than the loss at the antenna due to mismatch reflection. At an SWR of 3:1, the total SWR loss is 9.25 db, a considerable loss. However, the total SWR loss at an SWR of 2:1 is approximately 4db, which is just barely perceptible at the receiving end. For an SWR less than 1.5:1, power loss is negligible since the transceiver operates at full output power and the mismatch reflection loss at the antenna is less than 0.18 db.

So far the discussion has assumed that the transmission line loss is negligible. But suppose this is not the case. Suppose that there is 3 or 4 db of loss in the transmission line, as might be experienced at UHF frequencies. How will this loss affect SWR readings? A transmission line with loss will cause the SWR measured at the transceiver to be better than the actual SWR at the antenna. It is easy to see why this is the case. The transceiver determines the SWR it sees by comparing the amount of power that it transmits to the antenna verses the reflected power that it receives back from the antenna. However, some of the power that it transmits is consumed by the lossy transmission line, so the power actually reaching the antenna is less than that output by the transceiver. Part of the power arriving at the antenna is then reflected by the antenna. However, since the power arriving at the antenna is lower, because of the lossy line, the amount reflected is also lower. The reflected power is then attenuated by the lossy transmission line as it travels back to the transceiver. The result is the amount of reflected power actually arriving back at the transceiver may be quite small, indicating to the transceiver that the SWR is better than it really is. Working through the numbers illustrates this point. Suppose that the forward output power of the transceiver Pf = 100 watts, the actual SWR at the antenna is 3:1 (S = 3), and the loss of the transmission line L = 4 db. What is the SWR of the antenna system seen by the transceiver? The actual power arriving at the antenna PA = log-1 [-L/10] Pf = 40 watts. The amount of power reflected by the antenna is PrA = [(S-1)/(S+1)]2 PA = 14.4 watts. This reflected power travels back to the transceiver being attenuated by the lossy transmission line as it goes. The amount of reflected power that arrives back at the transceiver is PrT = log-1 [-L/10] PrA = 5.7 watts. The SWR equation seen by the transceiver is PrT = [(S-1)/(S+1)]2 Pf . Rearranging this equation and solving for S yields a value of S = 1.6. So while the actual SWR at the antenna is 3 : 1, the SWR seen by the transceiver is only 1.6 : 1. The antenna system looks a lot better to the transceiver than it actually is. In the chapter on transmission lines (Chapter 24) of the 15th Edition of The ARRL Antenna Book (1988), there is a nice chart (Fig. 18) that allow you to figure out all of this graphically. I assume that this chart has been retained in more recent versions of the antenna book..

This example raises an interesting situation. When perfect no loss transmission line was used, the transceiver saw the real antenna SWR of 3 : 1. As a result of this high SWR, the transceiver’s protective circuitry kicked in limiting the transceiver’s output to 16 watts. Since the transmission line was lossless, 16 watts was delivered to the antenna. In the above example, the antenna SWR is still 3 : 1, but the transceiver sees the SWR as only 1.6 : 1. The transceiver thinks the antenna system is great, its protection circuitry does not kick in, and it pumps a full 100 watts into the transmission line. Of that 100 watts, 40 watts actually reaches the antenna. With the lossy line over twice as much power is delivered to the antenna. The lossy line actually produces a 4 db system gain! Building a poor antenna and then trying to compensate for it by using lossy coax is no way to design an antenna system. However, it does point out the fact that when designing a system, you have to consider all the parameters. There are broadband applications in which a 3 : 1 antenna SWR may not be avoidable. In such a situation, the system designer may have to look more closely at the loss characteristics of the transmission line.

The conclusion that can be drawn from this is that the threshold SWR, as seen by the transceiver, is about 2:1. An SWR above 2:1 will result in a power loss that will be noticeable at the receiving end. An SWR of less than 2:1 will not create a noticeable drop in power. In terms of perfection, tuning your antenna system for an SWR of less than 1.5:1 will result in full output power from your transceiver and negligible reflection losses at the antenna. Spending a lot of time trying to reduce your SWR from 1.5:1 to a perfect match of 1:1 is generally not time well spent. From a practical stand point, an SWR of 1.5:1 is indistinguishable from a perfect match of 1:1.


bij SWR 1:1 is 0 % Verlies
bij SWR 1,3:1 is 2 % Verlies
bij SWR 1,5:1 is 3 % Verlies
bij SWR 1,7:1 is 6 % Verlies
bij SWR 2:1 is 11 % Verlies
bij SWR 2,5:1 is 18 % Verlies
bij SWR 3:1 is 25 % Verlies

Hoger als dat ( 1:3 ) zou ik niet gaan...

73,
Cor

pa3gju
Berichten: 254
Lid geworden op: 24 jan 2006, 20:44
Roepletters: PA3GJU
Locatie: Maasbracht
Contacteer:

#3 Bericht door pa3gju »

Uitstekend Cor.

Nu hebben we wat om na te lezen....
Cor er komt een e-mailtje naar jou....

Gebruikersavatar
PA5COR
Berichten: 2560
Lid geworden op: 29 jan 2006, 13:21
Roepletters: PA5COR
Locatie: Sneek

#4 Bericht door PA5COR »

Heb je in je systeem een hoge SWR gemeten onder aan de coaxkabel, dan is de werkelijke SWR bij de antenne nog beroerder...

De coax demping neemt snel toe als de SWR op de voedingslijn toeneemt.

De tuner in de set, of buitenboord tuner zal dan voor de set een 1:1 SWR proberen te maken waardoor die een goede SWR ziet en het volle vermogen maakt.

De verliezen in de coax en antenne blijven echter bestaan, en de SWR blijft dus slecht.

Hier een online calculator waar je de verliezen kunt bereken met jouw situatie.
http://www.ocarc.ca/coax.htm

Vandaar dat ik ook op H.F. Aircom+ toepas, normaal overkill op H.F. maar bij een slechtere SWR zal het verlies door deze kabel een stuk minder zijn als met RG213.

Voor verticals welke toch al een smalle bandbreedte hebben op de lagere banden is dus een goede coax nodig om daar de verliezen te beperken, en eerst de SWR zo goed mogelijk af te regelen.

Antenne vrij van obstructies opzetten, goede aarde etc neem ik aan dat daar aan voldaan is.

Eventueel een mantelstroom balun bij de antenne voor het voorkomen van mantelstromen en dus meestal RFI bij jezelf en buren.
Onder plaats ik zelf ook nog een mantelstroom filter, deze verhindert dat stoorsignalen uit de shack, zoals computer etc, weer teruggaan via de mantel van de coax naar de antenne en daar de nodige ruis en rommel produceren.

Een test met de MFJ 259 eventueel geleend, zal snel de zwakheden van je antennesysteem aan het daglicht brengen.

Succes,

Cor

Gebruikersavatar
pd3ron
Berichten: 20
Lid geworden op: 31 okt 2006, 20:56
Locatie: ophemert

swr uitleg

#5 Bericht door pd3ron »

dit is nu eens een duidelijke uitleg van de betekenis swr,
(heb het wel ff opgeslagen, you never now!)

bedank voor de ,gejate :wink: :lol: ,uitleg
kopen kan altijd nog!!

pa7wwo
Berichten: 217
Lid geworden op: 10 jan 2006, 23:53
Locatie: Oss regio 51

#6 Bericht door pa7wwo »

Hoi Cor

HF verticals welke een smalle bandbreedte hebben op lage banden??

Mijn vertical is op 40 te gebruiken vam 6.6 tot 7.5 SWR <= 2
Op 80 mtr SWR<= 2 is 3.3 tot 3.8 MHz.
Ze zijn dus breed genoeg.
Misschien heb je er last bij met al die kleine getrapte verticals, die worden steeds smalbandiger door hun relatief korte lengte.

groetjes Jos
groeten en 73 Jos PA1ZP.

Een goede antenne hoeft niet duur te zijn en een dure antenne hoeft niet goed te zijn.

Wat u antenne aan signaal niet uit de lucht heefd veroverd, krijgen DSP en filters en dure sets niet uit de speaker getoverd

Gebruikersavatar
PA5COR
Berichten: 2560
Lid geworden op: 29 jan 2006, 13:21
Roepletters: PA5COR
Locatie: Sneek

#7 Bericht door PA5COR »

Het ging over de meeste gangbare commercieele verticals welke de meesten toch kopen.

Een goede swr is nog niet een garantie voor en goede afstraling.
Veel verliezen kunnen dan gaan zitten in de aanpassing, ground etc.

Meten bij de antenne aansluiting is de juiste plaats, niet na 30 meter coax.

Een 50 Ohm weerstand heeft ook een prima swr, maar straalt niet echt veel uit.

Elke fysiek te korte antenne heeft een laag rendement, heeft ie dan ook nog een goede swr over een groot bereik, dan wordt ik zeer wantrouwig.

Als we spreken over en 6 meter lange antenne op 80 meter waar 20 meter een 1/4 golf is is dit minder als 1/3 van de werkelijke lengte.

Uiteraard kun je dit wel laten werken, balun 1:9 aanppassen etc, maar het rendement is laag.

Het aanpassen moet dan ook direct bij de straler gebeuren, verlengspoel etc.

Maar, beter iets als antenne, als geen antenne.

Aan de andere kant besteed ik liever het grootste bedrag aan de antenne als aan een mooi glimmend doosje met semi dummy loads als antenne.

73, ;)

Cor

PD1EHA

#8 Bericht door PD1EHA »

Over coax gesproken,ik heb tot nu toe 2 keer RG 213 besteld,wat ziet dat er beroerd uit zeg,en dan heb ik het over de koperen ommanteling die is gewoon heel slap en niet volledig gevlochten.merk (CTE).
Ik heb hier nu weer 30 meter liggen die terug kan.
Iemand een idee of merk zodat ik nu in 1x goede kwaliteit coax krijg?

DELETED

#9 Bericht door DELETED »

DELETED

DELETED

Re: hoge swr.

#10 Bericht door DELETED »

DELETED

Theo Postma
Berichten: 596
Lid geworden op: 26 aug 2005, 16:15
Locatie: Gasselternijveen
Contacteer:

#11 Bericht door Theo Postma »

dutch_ham schreef: Nu is de volgende bewering in dat verhaal dat je hierboven schreef, dat power die reflected is niet in de antenne terecht komt.
Dat is niet waar.
Juist afsluiten op het internet, is ook een kunst :D
Je kunt ook te diep ingaan op een vraag, dat is hetzelfde als met een kanon schieten op een, ....... mug.
In jouw voorbeeld, komt het uitgezonden signaal niet eens bij de antenne.
Ohw, je bent nog niet zo hoog gegaan, in frequentie?
dutch_ham schreef: Geloof je me niet, dan graag antwoord op de volgende vragen:
1. Waar denk je dat dat door de antenne gereflecteerde vermogen blijft?
Die gaat terug de kabel in, weet ik veel wat voor "rommel" je er nog tussen hebt hangen :D
quoten is dus het zelfde, het lijkt wel op ....
dutch_ham schreef: In de zender? En als ik het begin van de kabel met een mooie tuner op 50 ohm breng. ? Nog steeds in de zender?
Open doel?
dutch_ham schreef: 2. Is een halve golf Zepp met een geweldige SGV op een open lijn dus met de meeste power reflected, meetbaar slechter dan een open dipool die in het midden met 75 ohm gevoed wordt?
Wat is de stelling? 50 ohm of 75 ohm aanpassing?

dutch_ham schreef: 3. Als men een serie stub gebruikt om een impedantie aan te passen kan er een behoorlijk hoge SGV op die stub staan, komt dat in de aanpassingsstub gereflecteerde vermogen niet in de afsluiting terecht?
Wil je een tekening er bij doen? Ben nog al visueel ingesteld, kan er ook niets aan doen. Hoe zit de stub dan?
Dit stuk kan ik me niet voorstellen, plaatje graag.
dutch_ham schreef: 73
Harm
Ook de beste groeten Harm, ben nieuwgierig, wat ik niet goed begrijp, vraag ik na.
Zo veel verstand heb ik er ook niet van :oops:

Groeten,
Theo
Heb niets meer te vertellen, hoor en wederhoor.
Da die da

Gebruikersavatar
PA5COR
Berichten: 2560
Lid geworden op: 29 jan 2006, 13:21
Roepletters: PA5COR
Locatie: Sneek

#12 Bericht door PA5COR »

Iemand wou een simpel antwoord, ik kan hier putten uit de boeken van het ARRL, RSGB Karl Rothammel etc.

FF

. Waar denk je dat dat door de antenne gereflecteerde vermogen blijft?
In de zender? En als ik het begin van de kabel met een mooie tuner op 50 ohm breng. ? Nog steeds in de zender

Nee niet in de zender, hier zal het gereflecteerde vermogen weer de coax in gaan en weer het verlies traject volgen, bij de bron aankomen en weer terug de coax in gereflecteerd worden indien de bron 50 Ohm is en weer het verlies traject naar boven volgen.

2 x demping dus, het resterende vermogen wordt deels uitgestraald, en de rest met de "nieuwe " gereflecteerd vermogen weer naar beneden waarna zich het geheel herhaald.

De coax wordt dus opgewarmd.
Door coax te nemen wat voor die frequentie een zeer lage demping heeft nemen de verliezen dus af.
Doel blijft om de swr laag te houden, maar dat mijn swr meter uitslaat is voor mi geen probleem.

Anders naar Cebik's site voor meer details.

Het bleef een poging om simpel uitleg te geven, wil iemand meer, dan ook deze publicaties aanschaffen, leuk voor een regenachtige dag als dit ;)

DELETED

#13 Bericht door DELETED »

DELETED
Laatst gewijzigd door DELETED op 27 mei 2007, 09:49, 1 keer totaal gewijzigd.

DELETED

#14 Bericht door DELETED »

DELETED

Theo Postma
Berichten: 596
Lid geworden op: 26 aug 2005, 16:15
Locatie: Gasselternijveen
Contacteer:

#15 Bericht door Theo Postma »

dutch_ham schreef:Antwoord: Ja dat kan en de seriestub moet 0,11 van de golflengte lang zijn, dus 2 meter en 30 cm, dan kom je precies uit op 50 ohm niet reactief dus 50+j.0

Is dat duidelijk Theo?

73
Harm
Ja duidelijk Harm, ik zat geheel anders te denken hoe het prakties in elkaar zou kunnen zitten.
Mijn ervaringen met een slechte SWR zijn gemaakt op 13 cm.
De meter gaf een prachtige mooie SWR aan, maar de antenne zat er niet meer aan :oops:
Ik merkte dat pas omdat ik niet meer gezien werd, en de zender wel aan stond.
Met de SWR was niets mee, ook niet veranderd.

Groeten,
Theo
Heb niets meer te vertellen, hoor en wederhoor.
Da die da

Plaats reactie