Определение
Коэффициент стоячей волны (КСВ) — это величина, характеризующая степень согласования нагрузки и источника в линии передачи. Он определяется как отношение амплитуды максимума к амплитуде минимума напряжения или тока в стоячей волне. Часто используется термин КСВН — коэффициент стоячей волны по напряжению. Чем меньше значение КСВ, тем лучше согласование и эффективнее передача энергии.
Принципы формирования стоячей волны
Стоячая волна возникает при наложении падающей и отражённой волны, возникающей из‑за несогласованного подключения нагрузки к линии. Если импеданс нагрузки не равен волновому сопротивлению линии передачи, часть энергии отражается обратно, формируя стоячий волновой рисунок. Полное согласование (КСВ = 1) достигается только при равенстве этих параметров, когда отражённая волна отсутствует.
Влияние несогласования
Высокий КСВ указывает на значительное отражение энергии, что приводит к потерям мощности, перегреву элементов и искажению сигналов. В СВЧ‑диапазоне несогласование особенно критично: оно может вызвать резонансные эффекты и привести к выходу оборудования из строя. Поэтому минимизация КСВ — важная задача при проектировании трактов передачи.
Расчет и измерение КСВ
КСВ вычисляют через коэффициент отражения:
Где Г - комплексный коэффициент отражения, вычисляемый по формуле:
Измерение КСВ выполняют с помощью мостовых измерителей, направленных ответвителей или анализаторов цепей. В практических приложениях важна не только величина КСВ, но и распределение стоячей волны вдоль линии передачи.
Применение в радиотехнике и СВЧ
Контроль КСВ необходим при настройке антенн, фильтров и трактов передачи, особенно в системах радиосвязи и СВЧ‑устройств. Оптимизация согласования уменьшает потери и повышает эффективность работы передатчиков и приёмников. Знание КСВ помогает инженерам корректировать длину линии, согласующие цепи и подбирать элементы для минимизации отражённых волн.
Коэффициент стоячей волны — ключевой параметр для оценки согласования в линиях передачи. Понимание его связи с отражением энергии и корректное измерение КСВ позволяет повысить надёжность и эффективность радиотехнических и СВЧ‑систем.
