Guía para dominar el medidor SWR/VSWR para un rendimiento óptimo

El medidor de relación de onda estacionaria (SWR) es una herramienta grave en las comunicaciones de radio, dinámica para evaluar la eficiencia de la transmisión de energía entre un transmisor y su antena.A medida que los sistemas de radiofrecuencia (RF) se vuelven más complejos, la necesidad de una operación precisa aumenta.Conocido también como la relación de onda estacionaria de voltaje (VSWR) o el medidor de relación de onda estacionaria de impedancia (ISWR), el medidor SWR mide SWR en líneas de transmisión o alimentadores de antena.Estos datos son útiles para garantizar que el alimentador del transmisor y la antena estén bien coincidentes, optimizando el uso de energía y maximizando la radiación efectiva.

Este artículo explora los detalles técnicos, las aplicaciones prácticas y la seria importancia de los medidores SWR en los sistemas modernos de comunicación de RF, que ofrece una guía exhaustiva desde la configuración hasta la solución de problemas, enfatizando su importante papel en la mejora de la confiabilidad y eficiencia de la comunicación.

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Figura 1. Medidores SWR

Introducción a los medidores SWR

El medidor SWR (relación de onda estacionaria) es una herramienta dominante en las comunicaciones de radio.Mide la relación de onda estacionaria en líneas de transmisión o alimentadores de antena, asegurando una transmisión efectiva de energía.A veces denominado VSWR (relación de onda estacionaria de voltaje) o medidor ISWR, su objetivo principal es evaluar qué tan bien la impedancia entre el alimentador de un transmisor y sus coincidencias de antena.Esta coincidencia es útil para la transmisión de energía eficiente de radiofrecuencia (RF).

El trabajo del medidor SWR es determinar la relación de energía de RF que se refleja en el transmisor en comparación con la energía que se irradia con éxito.Idealmente, una lectura SWR de 1: 1 significa una combinación perfecta, donde toda la energía transmitida se utiliza completamente sin que se refleje.Lograr un SWR bajo es notable, ya que significa que la transmisión es eficiente y se minimiza la pérdida de energía.

La mayoría de los medidores SWR funcionan utilizando un acoplador dual direccional que muestrea la energía de RF que fluye en una dirección.Dentro del medidor, un diodo rectifica esta muestra, lo que permite una medición precisa.En algunos modelos, solo se usa un solo acoplador direccional, y el usuario debe girar manualmente el medidor para medir el flujo de energía en ambas direcciones de la línea de transmisión.Si bien los medidores SWR son generalmente muy precisos a frecuencias más altas, su rendimiento puede disminuir a frecuencias más bajas, particularmente cuando las líneas de transmisión son demasiado largas para ser prácticas.

Configuración del medidor SWR

Figura 2: VSMR instalado entre el transmisor y la antena

Configurar un medidor VSWR (relación de onda estacionaria de voltaje) es generalmente sencillo, pero requiere una atención cuidadosa a los detalles para evitar errores comunes.El medidor VSWR generalmente se instala entre el transmisor y la antena.Esta ubicación es adecuada no solo para monitorear y ajustar el VSWR en tiempo real, sino también para proteger los amplificadores de potencia del transmisor.Los niveles altos de VSWR pueden dañar estos amplificadores o activar sus mecanismos de apagado protectores.

Figura 3: Proceso de conexión SWR

Para comenzar, la antena debe conectarse al puerto de hormiga (antena) en el medidor.A continuación, use un cable de parche para conectar el transmisor al puerto TX (transmisor) en el medidor.Si está utilizando una unidad de ajuste de antena (ATU), es notable colocar la ATU cerca del transmisor.Esta proximidad mejora la eficiencia energética y ayuda a proteger el sistema de los factores ambientales que podrían afectar el rendimiento.Si bien agregar una ATU aumenta el costo total, mejora significativamente la facilidad de operación y la eficiencia general del sistema.

Colocar el medidor VSWR entre el transmisor y la ATU es notable para un monitoreo preciso de los niveles de VSWR, lo cual es notable para mantener la salud del amplificador.Aunque la ATU puede ajustar el VSWR como se ve por el transmisor, no cambia el VSWR inherente de la antena en sí.Si la antena no coincide correctamente, el VSWR puede permanecer alto, lo que puede provocar ineficiencias.Esta configuración garantiza que pueda monitorear y ajustar con precisión el rendimiento, lo que resulta en una transmisión eficiente y un riesgo reducido de daño a los componentes del transmisor.

Preparación para la operación del medidor SWR

Operar un medidor SWR implica varios pasos significativos, especialmente si es nuevo en usar este equipo.Primero, es notable seleccionar un canal que esté libre de interferencias.Esto ayuda a garantizar lecturas precisas y previene las interrupciones de la señal.Para proteger su equipo, reduzca la potencia de salida del transmisor antes de comenzar, ya que un SWR alto puede causar daños.Para las lecturas más consistentes y estables, establezca el transmisor en un modo de salida fijo, como onda continua (CW), modulación de amplitud (AM) o modulación de frecuencia (FM).

Comience configurando el medidor para medir la potencia hacia adelante.Ajuste gradualmente la perilla de calibración para asegurarse de que el medidor no se sobrecarga cuando el transmisor está activo.Una vez que logre una lectura a gran escala para la potencia hacia adelante, cambie el medidor para medir la potencia reflejada.Esto le permitirá determinar el VSWR.Es notable detener la transmisión inmediatamente después de tomar estas lecturas para evitar interferencias y evitar sobrecargar el transmisor.

Para asegurarse de que su sistema esté funcionando de manera efectiva en todas las frecuencias, debe verificar el VSWR en cada frecuencia que planea usar.Recuerde que VSWR puede variar significativamente en diferentes frecuencias, por lo que este paso se utiliza para el rendimiento general.Si decide aumentar la potencia de salida del transmisor, asegúrese de recalibrar el medidor para mantener lecturas precisas.Esta rutina no solo ayuda a proteger a su transmisor, sino que también optimiza la eficiencia y la confiabilidad de su sistema de comunicación por radio.

Figura 4: Lecturas de SWR pobres

Identificación de lecturas de SWR pobres

Cuando obtienes una mala lectura SWR (relación de onda estacionaria), generalmente significa que hay un problema con la configuración de la línea de transmisión.Específicamente, indica que se está reflejando una cantidad significativa de potencia para el transmisor, lo que a menudo se debe a un desajuste de impedancia.La mayoría de los medidores VSWR proporcionan una advertencia visual, generalmente marcada en rojo, cuando la relación excede 3: 1.Esta alerta es dominante, ya que le advierte el riesgo de dañar su transmisor debido a la energía excesiva reflejada.

Aunque no hay un estándar estricto de "pase" o "fallas" para las lecturas de SWR, es mejor apuntar a una relación lo más cerca posible de 1: 1.Una lectura 1: 1 significa que casi toda la energía transmitida está alcanzando la antena sin reflejarse, lo que minimiza la pérdida de energía y protege su equipo.Al ajustar su línea de transmisión para abordar esta relación ideal, puede mejorar significativamente la eficiencia del sistema y extender la vida útil de sus componentes de radio.

Ubicaciones óptimas para medir SWR

Equilibrar la conveniencia con la precisión es imprescindible al decidir dónde medir SWR.El punto más sencillo generalmente está cerca del transmisor, lo que muestra que el SWR afecta directamente a su equipo de transmisión.Sin embargo, esta ubicación podría no proporcionar una imagen precisa de cómo está funcionando la antena.La razón de esto es la pérdida del alimentador, la pérdida de la intensidad de la señal a lo largo de la línea de transmisión, que puede absorber parte de la potencia reflejada.Como resultado, una mala coincidencia de antena puede parecer aceptable cuando se mide solo en el extremo del transmisor.

Para obtener una lectura más precisa de qué tan bien está funcionando su antena, es una buena idea tomar mediciones SWR en varios puntos a lo largo de la línea de transmisión, especialmente más cerca de la antena.Al hacerlo, puede detectar y abordar mejor cualquier problema causado por la pérdida del alimentador.Este método garantiza un reflejo más preciso de la eficiencia de la antena y ayuda a mantener la salud general de su sistema de transmisión de radiofrecuencia.

Figura 5: medidores SWR direccionales

Mecánica de medidores SWR direccionales

Los medidores SWR direccionales están equipados con líneas de transmisión internas y acopladores direccionales, lo que les permite medir con precisión las amplitudes de onda transmitidas y reflejadas.Dentro del medidor, los diodos convierten estas señales de RF en voltajes de CC.Los condensadores luego suavizan estos voltajes, estabilizando la señal para garantizar un análisis preciso.

Esta configuración avanzada es beneficiosa para la coincidencia de impedancia precisa dentro de la línea de transmisión, lo cual es sustancial para maximizar la eficiencia de la transmisión.Al ofrecer información detallada tanto sobre la eficiencia de la transmisión como en la salud general del sistema, los medidores SWR direccionales juegan un papel importante en el diagnóstico y la mejora del rendimiento de la comunicación por radio.

Con la capacidad de monitorear y ajustar directamente los parámetros clave, como la impedancia característica, estos medidores ayudan a mantener el sistema en su mejor momento.Esto no solo minimiza la pérdida de energía, sino que también reduce el riesgo de interferencia, asegurando que el sistema de comunicación funcione de manera eficiente y confiable.

Figura 6: Lectura del medidor SWR

Rangos de lectura del medidor SWR

Las lecturas SWR (relación de onda estacionaria) son útiles para evaluar la eficiencia y la salud de su sistema de transmisión.Los diferentes rangos de estas lecturas proporcionan información peligrosa sobre el rendimiento del sistema.

Rango ideal: 1.0 a 1.5- Las lecturas entre 1.0 y 1.5 son ideales.Muestran que se refleja una energía de RF mínima y que la transferencia de energía está ocurriendo de manera eficiente.Este rango típicamente indica que la antena y la línea de transmisión están bien coincidentes y están bien alineadas.

Rango aceptable: 1.5 a 1.9- Las lecturas de 1.5 a 1.9 son generalmente aceptables, pero pueden insinuar problemas menores.Estos podrían deberse a ligeros desajustes en la impedancia o el posicionamiento de la antena subóptima.Si bien no es perfecto, el sistema sigue funcionando bastante bien, aunque podría beneficiarse de algunos ajustes finos.

Rango problemático: 2.0 a 2.4- Si sus lecturas caen entre 2.0 y 2.4, esto sugiere problemas más significativos.Estos podrían deberse a errores de instalación importantes, como una antena mal montada o conexiones de alimentación incorrectas.En este rango, se requieren acciones correctivas inmediatas para evitar una mayor degradación del sistema.

Rango de tumbas: por encima de 2.5- Las lecturas por encima de 2.5 indican desajustes e ineficiencias graves en el sistema.En este nivel, existe un riesgo sustancial de dañar el transmisor.La intervención urgente es deseable para corregir estos problemas para evitar fallas operativas y reparaciones costosas.

La fórmula SWR explicó

El SWR se determina usando la siguiente fórmula:

Aquí, representa el coeficiente de reflexión, que es la relación del voltaje reflejado al voltaje hacia adelante :

Esta fórmula es fundamental para diagnosticar la eficiencia de la transmisión y garantizar la salud general del sistema.El valor derefleja directamente el grado de desajuste dentro del sistema.Un mayor significa que se está reflejando más energía, lo que lleva a un SWR más alto.Esto indica un mayor desajuste, que reduce la eficiencia del sistema.

Figura 7: Línea de escalera en SWR alto

¿Cómo facilita la línea de la escalera de las altas operaciones SWR?

La línea de escalera, conocida por sus características de baja pérdida, ofrece ventajas significativas cuando se trata de situaciones SWR altas.Este tipo de línea de transmisión, que incluye las variedades de alambre abierta y de la línea de ventana, es particularmente efectiva a altas frecuencias (HF).A diferencia de los cables coaxiales, una línea de escalera tiene pérdidas mucho más bajas, por lo que es una opción ideal para estos escenarios.

Uno de los beneficios clave de una línea de escalera es su atenuación reducida.Incluso cuando SWR es alto, la línea de la escalera asegura que más de la energía reflejada se vuelva a ir a través de la antena, en lugar de perderse a lo largo de la línea.Esta eficiencia es definitiva porque permite una mejor utilización de la energía, lo que mejora directamente el rendimiento general del sistema de antena.

En entornos SWR altos, el uso de una línea de escalera puede mejorar significativamente la efectividad operativa del sistema.Al minimizar la pérdida de energía y garantizar que se irrade de manera eficiente, la línea de escalera ayuda a mantener un rendimiento óptimo, incluso en condiciones desafiantes.

Figura 8: Relación de onda estacionaria y potencia reflejada

Comparación de la relación de onda estacionaria y potencia reflejada

SWR (relación de onda estacionaria) mide la relación de potencia reflejada para avanzar en un sistema de transmisión.Cuando el SWR es alto, significa que se refleja más potencia a lo largo de la línea de transmisión, lo que resulta en una pérdida de energía significativa.

Los niveles altos de SWR son preocupantes porque pueden causar varios problemas, como el sobrecalentamiento, la descomposición dieléctrica y otros efectos nocivos dentro del sistema.Estos problemas surgen de la energía excesiva que no se transmite de manera efectiva y, en cambio, se refleja, lo que causa estrés en los componentes.Para evitar estos riesgos, se requiere monitorear regularmente y ajustar el SWR.Mantener el SWR dentro de los límites aceptables ayuda a garantizar que el sistema de transmisión funcione de manera eficiente y segura.

Conclusión

El estudio meticuloso de los medidores SWR dentro del alcance de las comunicaciones de la radio subraya su importante papel en el mantenimiento y la mejora de la eficiencia y confiabilidad de los sistemas de RF.Desde la configuración inicial y las operaciones diarias hasta abordar las lecturas de malas SWR y optimizar el rendimiento del sistema, estos medidores proporcionan información invaluable sobre la salud y la funcionalidad de los sistemas de transmisión de radio.Como hemos explorado, lograr una lectura SWR ideal no es simplemente una necesidad técnica sino práctica, impactando directamente la longevidad y la efectividad del equipo de comunicación.

Además, las capacidades avanzadas de los medidores SWR direccionales y los beneficios de utilizar las líneas de escalera en escenarios SWR altos revelan la profundidad de las estrategias disponibles para administrar y mejorar las configuraciones de comunicación por radio.El monitoreo regular y el cálculo preciso de SWR son prácticas requeridas que no solo evitan el daño del equipo, sino que también aseguran que el sistema funcione dentro de su mayor eficiencia potencial.Eventualmente, comprender y usar efectivamente un medidor SWR no se trata solo de competencia técnica, sino de asegurar la integridad y el futuro de las comunicaciones de la radio.Este examen en profundidad proporciona a los novatos y a los profesionales experimentados el conocimiento y las herramientas necesarias para aprovechar todo el potencial de los medidores SWR, contribuyendo así al sofisticado paisaje de las telecomunicaciones modernas.

Preguntas frecuentes [Preguntas frecuentes]

1. ¿Cómo se realiza una prueba VSWR?

Para realizar una prueba de relación de onda estacionaria (VSWR) de voltaje, necesitará un medidor VSWR.Conecte el medidor entre su transmisor y la antena.Encender el transmisor para enviar una señal.El medidor VSWR mostrará la relación de la potencia que se transmite versus la potencia que se refleja en la antena.El alto VSWR indica una mala eficiencia de la antena debido a la desajuste de impedancia.

2. ¿Cómo se lee un medidor SWR digital?

Leer un medidor digital SWR (relación de onda estacionaria) implica observar la pantalla digital que muestra el valor VSWR directamente.Encienda su equipo y mire la pantalla;Por lo general, muestra un número, por ejemplo, 1.5, que representa el valor de VSWR, lo que indica la relación de potencia hacia adelante a reflejada.

3. ¿Qué es una buena lectura SWR?

Una buena lectura SWR es típicamente entre 1.0 y 1.5.Este rango indica un sistema de transmisión eficiente con una potencia mínima que se refleja en el transmisor.Las lecturas por debajo de 2.0 son generalmente aceptables, pero los valores superiores a 2.0 sugieren un sistema ineficiente que puede requerir ajustes a la antena o la línea de alimentación.

4. ¿Qué es un medidor VSWR?

Un medidor VSWR es un dispositivo utilizado para medir la relación de onda estacionaria de voltaje en una línea de transmisión.Evalúa cuán efectivamente se transmite una señal de radiofrecuencia (RF) desde un transmisor a una carga (como una antena), midiendo la potencia de las ondas delantera y reflejada.Esto ayuda a evaluar la coincidencia entre la línea de transmisión y la carga.

5. ¿Cuál es el símbolo de VSWR?

El símbolo de VSWR se escribe típicamente como VSWR o, a veces, como SWR.No hay un símbolo gráfico específico;Por lo general, está representado por estos acrónimos en textos y documentos técnicos.