Дамжуулах шугамын эсэргүүцлийн тооцоолуур

Дамжуулах шугамын онолын үндэс ба оролтын эсэргүүцэл

Дамжуулах шугам нь өндөр давтамжийн цахилгаан соронзон энергийг үүсгүүрээс ачаалал руу дамжуулах үндсэн үүрэгтэй. Гэвч шугамын физик урт нь дамжин өнгөрөх дохионы долгионы урттай жишихүйц хэмжээнд хүрэхэд шугам нь зөвхөн энгийн холбогч утас биш, харин тархсан параметр бүхий систем болж хувирдаг. Энэхүү нөхцөлд шугамын оролтын төгсгөлөөс харагдах бүрэн эсэргүүцэл буюу оролтын эсэргүүцэл нь зөвхөн ачааллын өөрийн эсэргүүцлээс гадна шугамын долгионы эсэргүүцэл, түүний цахилгаан урт болон алдагдлаас хамаарч өөрчлөгддөг.

Энэхүү үзэгдлийг нарийн тооцоолохын тулд "Дамжуулах шугамын эсэргүүцлийн тооцоолуур" нь нэгэн төрлийн шугам дээрх нэг давтамжийн тогтворжсон төлөвийг загварчилдаг. Энд долгионы эсэргүүцэл Z₀ нь бодит бөгөөд давтамжаас хамаарахгүй тогтмол, тархалтын хурдны илтгэлцүүр нь тогтмол, ачаалал нь нэг төвлөрсөн эсэргүүцэл байна гэж үздэг. Цахилгаан урт их байх үед урт эсвэл давтамжийн маш бага өөрчлөлтөд хариу нь хүчтэй хэлбэлзэх бөгөөд дисперси, холбогчууд болон үүсгүүрийн эсэргүүцлийг энэ загварт тооцоогүй болно.

Тооцоолуурын оролтууд ба тохиргоо

Тооцоолуурыг ашиглахын тулд хэрэглэгч дараах өгөгдлүүдийг оруулна:

• Долгионы эсэргүүцэл Z₀ (Ω): Шугамын геометр болон материалын шинж чанараар тодорхойлогдох үндсэн үзүүлэлт.
• Диэлектрик: Дараах бэлэн сонголтуудаас сонгох эсвэл өөрийнхөөрөө тохируулж болно:
  • Агаар / нүцгэн утас (VF 1.00)
  • Агаарын зайтай (VF 0.95)
  • Хөөсөн PE (VF 0.85)
  • PTFE (VF 0.70)
  • Цул PE (VF 0.66)
  • Өөрийнхөөрөө тохируулах тархалтын хурдны коэффициент
• Тархалтын хурдны илтгэлцүүр: Сонгосон диэлектрикээс хамаарч автоматаар бөглөгдөх бөгөөд гараар өөрчилж болно.
• Шугамын урт: Физик урт ба түүний хэмжих нэгж.
• Давтамж: Ажиллах давтамж ба түүний хэмжих нэгж.
• Шугамын алдагдал (dB): Тухайн давтамж дахь нэг талын алдагдал (алдагдалгүй шугамын хувьд хоосон орхино).
• Төгсгөл: Ачааллын төрлийг сонгох цэс:
  • Хэрэглэгчийн R + jX
  • Z₀-той тохирсон
  • Богино холболт
  • Ил задгай холболт
• Ачааллын идэвхтэй эсэргүүцэл R (Ω) ба Ачааллын реактив эсэргүүцэл X (Ω): Реактив эсэргүүцлийн хувьд индукцив шинж чанартай бол эерэг, багтаамжит шинж чанартай бол сөрөг байна.
• Харуулах бутархайн орон: Гаралтын үр дүнгийн нарийвчлалыг удирдах сонголт.

Интерфэйс дээрх "Ачааллын жишээ" товчлуур нь бэлэн жишээ утгуудыг ачаалах бөгөөд "Цэвэрлэх" товчлуур нь бүх талбарыг анхны байдалд нь оруулна.

Тооцооллын үр дүн ба тэдгээрийн утга

Тооцоолуур нь ажиллагааны үр дүнг "Үүсгүүр талаас харагдах байдал" хэсэгт дараах байдлаар харуулдаг:

• Оролтын бүрэн эсэргүүцэл
• Цахилгаан урт
• Шугам дахь долгионы урт
• Ачаалал дээрх ойлт Γ
• Оролт дээрх ойлт Γ
• Оролт дээрх VSWR
• Ачаалал дээрх VSWR
• Буцах алдагдал
• Үл тохирооны алдагдал
• Ойсон чадал

Мөн ачааллын төлөв байдлаас хамааран дараах тайлбар тэмдэглэлүүдийг харуулдаг:

• "Ачаалал нь шугамтай тохирч байна — ямар ч уртад ойлт үүсэхгүй."
• "Хагас долгионы бүхэл тооны ойролцоо: шугам нь ачааллаа давтана, Zin ≈ Z_L."
• "Дөрөвний нэг долгионы сондгой тооны ойролцоо: шугам нь ачааллаа урвуулан хувиргана, Zin ≈ Z₀² ÷ Z_L."

Хэрэглэгч "Үр дүнг хуулах" товчлуурыг ашиглан гарсан үр дүнгүүдийг шууд хуулж авах боломжтой.

Шугамын дагуух зогсох долгионы тархалт

"Шугамын дагуух зогсох долгион" хэсэгт ачааллын төгсгөлөөс оролтын төгсгөл хүртэл цэг бүрээр тооцоолсон шугамын дагуух хүчдэлийн хэмжээ, хамгийн их ба хамгийн бага утгуудыг тэмдэглэсэн графикийг харуулдаг. Энэхүү графикт дараах тэмдэглэгээнүүд ашиглагддаг:

• ачаалал (шугамын төгсгөл хэсэг)
• оролт (үүсгүүр талын төгсгөл)
• Vмакс (хүчдэлийн хамгийн их утга үүсэх цэг)
• Vмин (хүчдэлийн хамгийн бага утга үүсэх цэг)

Энэхүү дүрслэл нь шугамын дагуух зогсох долгионы харьцаа (VSWR) болон энергийн тархалтыг нүдээр харж шинжлэхэд тусалдаг.

Томьёо болон алхам алхмаарх бодолт

Тооцоолуур нь бодолтын алхам бүрийг "Томьёо болон орлуулалт" хэсэгт дараах байдлаар дэлгэрэнгүй харуулдаг:

1. Нэгжийн шилжүүлэг: 14.2 MHz = 14200000 Hz
2. Долгионы уртыг олох (үүнд гэрлийн хурд c = 299 792 458 м/с байна): λ = VF × c ÷ f = 0.66 × 299 792 458 m/s ÷ 14200000 Hz = 13.93 m
3. Фазын тогтмол ба цахилгаан уртын үржвэр: βl = 2π × l ÷ λ = 2π × 10 м ÷ 13.93 m = 4.51 рад = 258.4°
4. Шугамын сулралтыг Непер нэгж рүү шилжүүлэх: αl = 3 dB ÷ 8.686 = 0.3454 Np
5. Алдагдалгүй шугамын тригонометр функцийн утга: t = tan(βl) = tan(4.51) = 4.85
6. Алдагдалтай шугамын гипербол функцийн утга: t = tanh(γl) = tanh(0.3454 + j4.51) = 2.27 + j1.2
7. Оролтын бүрэн эсэргүүцлийг тооцоолох ерөнхий томьёо: Zin = Z₀ × (Z_L + jZ₀·t) ÷ (Z₀ + jZ_L·t) = 34.1 − j5.62 Ω
8. Тусгай тохиолдлуудын хязгаар:
   • Задгай хэлхээний хувьд: Zin = Z₀ ÷ t = −j10.3 Ω (задгай хэлхээний хязгаар)
   • Богино холболтын хувьд: Zin = Z₀ × t = j242.73 Ω (богино холболтын ачаалал)
   • Тохирсон ачааллын хувьд: Zin = Z₀ = 50 Ω (тохирсон ачаалал)
   • Тэг урттай задгай хэлхээний хувьд: Zin → ∞: алдагдалгүй тэг урттай шугамын төгсгөл дэх задгай хэлхээ нь задгай хэлхээ хэвээр байна.
9. Ачаалал дээрх ойлтын илтгэлцүүр: Γ = (Z_L − Z₀) ÷ (Z_L + Z₀) = 0.2 = 0.2 ∠ 0° Бүрэн ойлтын үед: Γ = −1: бүрэн ойлт, долгион бүхэлдээ буцаж ирнэ.` · `Γ = +1: бүрэн ойлт, долгион бүхэлдээ буцаж ирнэ.
10. Оролт дээрх ойлтын илтгэлцүүрийн модуль (алдагдлыг тооцсон): |Γin| = |Γ| × e^(−2αl) = 0.2 × 0.5012 = 0.1
11. Оролтын зогсох долгионы харьцаа: VSWR = (1 + |Γin|) ÷ (1 − |Γin|) = 1.5
12. Ойх алдагдал: Ойх алдагдал = −20 × log₁₀|Γin| = 13.98 dB
13. Үл тохирооны алдагдал: Үл тохирооны алдагдал = −10 × log₁₀(1 − |Γin|²) = 0.18 dB

Оролтын утгын хязгаарлалт ба алдаанууд

Тооцоолуур нь буруу өгөгдөл оруулахаас сэргийлж дараах дүрмүүдээр шалгалт хийдэг:

• Хэрэв тоон бус тэмдэгт оруулбал: "Долгионы эсэргүүцэл: “abc” нь тоо биш байна."
• Долгионы эсэргүүцэл тэг буюу сөрөг байвал: "Долгионы эсэргүүцэл нь тэгээс их байх ёстой."
• Давтамж тэг буюу сөрөг байвал: "Давтамж нь тэгээс их байх ёстой."
• Шугамын урт сөрөг байвал: "Шугамын урт сөрөг байж болохгүй."
• Тархалтын хурдны илтгэлцүүр хязгаараас хэтэрвэл: "Тархалтын хурдны коэффициент нь 0-ээс их, 1-ээс ихгүй байх ёстой."
• Ачааллын идэвхтэй эсэргүүцэл сөрөг байвал: "Пассив ачаалал нь сөрөг эсэргүүцэлгүй байдаг — энэ нь идэвхтэй төхөөрөмж болох бөгөөд энэхүү загварт хамаарахгүй."
• Шугамын алдагдал сөрөг байвал: "Шугамын алдагдал сөрөг байж болохгүй."
• Тооцооллын үр дүн хэт том болбол: "Утга эсвэл завсрын үр дүн нь дэмжигдэх тооны мужаас хэтэрсэн байна."

Нууцлал ба өгөгдөл боловсруулалт

Таны оруулсан тоо бүр энэ хөтөч дээр үлдэх бөгөөд юу ч сервер рүү ачаалагдахгүй. Бүх тооцоолол болон өгөгдөл боловсруулалт нь хэрэглэгчийн дотоод төхөөрөмж дээр шууд хийгддэг.

---

Түгээмэл асуултууд (FAQ)

Яагаад оролтын эсэргүүцэл нь ачааллаасаа өөр байдаг вэ?
Шугам нь өөрийн уртад энергийг хуримтлуулж, буцааж өгдөг тул үүсгүүрийн харж буй зүйл нь хоёр төгсгөлийн хооронд хэдэн долгионы урт багтаж байгаагаас хамаарна. Хагас долгион тутамд шугам нь өөрийн ачааллыг давтдаг (Zin ≈ Z_L); сондгой дөрөвний нэг долгион тутамд ачааллыг урвуулдаг (Zin ≈ Z₀² ÷ Z_L); тэдгээрийн хооронд реактив эсэргүүцэл нь өөрийн тойрог дээрх утга бүрээр шилжинэ. Аудио давтамж дээрх богино кабель бараг юуг ч өөрчилдөггүй бол VHF давтамж дээрх ижил кабель нь 75 Ω антенныг огт өөр зүйл болгон хувиргаж чадна.

Яагаад урт эсвэл илүү их алдагдалтай кабель нь VSWR-ийг илүү сайн харагдуулдаг вэ?
Ойсон долгион нь алдагдалтай шугамаар хоёр удаа аялдаг — ачаалал руу урагш, хэмжүүр рүү буцаж ирдэг — тиймээс кабелийн сулрал нь түүний тодорхой хэсгийг залгиж, оролтын төгсгөл нь антенны бодит үүсгэж байгаагаас илүү тайван зогсох долгионыг харуулдаг. Алсын төгсгөл дэх тохироо сайжраагүй. Кабелийн нэг талын алдагдлыг децибелээр оруулснаар тооцоолуур нь хоёр төгсгөлийг хоёуланг нь мэдээлнэ: оролт дээрх VSWR болон ачаалалд бодитоор очиж буй VSWR.

Ямар VSWR-ийг зөвшөөрөх боломжтой вэ?
1:1 нь төгс тохироо юм. Ойролцоогоор 1.5:1 хүртэл шууд дамжих чадлын зөвхөн 4% нь ойдог бөгөөд үүнийг бараг бүх дамжуулагч тэсвэрлэдэг. 2:1 үед ойсон хувь нь 11% болох бөгөөд энэ нь ихэнх төхөөрөмжид ажиллах боломжтой хэвээр байна. 3:1-ээс хэтэрвэл чадлын дөрөвний нэгээс илүү хувь нь буцаж ирдэг тул олон дамжуулагч өөрийгөө хамгаалахын тулд гаралтын чадлаа бууруулдаг — энэ үед антенныг тохируулах эсвэл тохируулагч хэлхээ нэмэх шаардлагатай болдог.

Үүгээр микрозурвас эсвэл коаксиаль кабелийн хэмжээнээс нь долгионы эсэргүүцлийг олж болох уу?
Үгүй — энэ бол урвуу бодлого бөгөөд микрозурвасан шугамын хувьд Хаммерстадын томьёо, эсвэл коаксиаль кабелийн хувьд дамжуулагчийн логарифм харьцаа зэрэг синтезийн томьёогоор шийдэгддэг. Энэхүү тооцоолуур нь өгөгдлийн хуудаснаас эсвэл ийм синтезээс авсан мэдэгдэж буй Z₀-оос эхэлж, тухайн шугам нь нэг давтамж дээрх ачаалалд хэрхэн нөлөөлөхийг харуулдаг. Мөн энэ нь өөр өөр параметрүүдээр миль эсвэл километрээр загварчлагддаг цахилгаан дамжуулах шугамыг хамрахгүй.