電壓駐波比是多少？ VSWR如何計算？

“ VSWR（電壓駐波比）是一種衡量射頻功率從電源通過傳輸線傳輸到負載（例如，從功率放大器通過傳輸線傳輸到天線）的效率的度量。）。” 這就是VSWR的概念。有關VSWR的更多信息，例如VSWR的影響因素，對傳輸系統的影響，與SWR的區別等。本文可以為您提供詳細的解釋。

＃內容

1. 什麼是駐波比（SWR）？

2. SWR重要參數指標

3. 什麼是VSWR（電壓駐波比）？

4. VSWR如何影響傳輸性能系統?

5. 如何測量 SWR?

6. 怎麼算 VSWR?

7. 免費在線VSWR計算器

1.什麼是SWR（駐波比）？

根據維基百科，駐波比（SWR）定義為：

“負載與傳輸線或波導的特徵阻抗的阻抗匹配的量度。阻抗失配會導致沿傳輸線的駐波，而SWR定義為波腹處部分駐波振幅與最大振幅的比值。沿線的一個節點上的振幅（最小）。”

SWR通常是使用稱為 駐波計。由於SWR是相對於使用中的傳輸線的特徵阻抗的負載阻抗的度量（它們共同決定了反射係數，如下所述），因此，給定的SWR儀表只有在具有為特定的特性阻抗而設計。實際上，在這些應用中使用的大多數傳輸線是阻抗為50或75歐姆的同軸電纜，因此大多數SWR表都對應於其中之一。

檢查SWR是無線電台的標準程序。儘管可以通過使用阻抗分析儀（或“阻抗電橋”）測量負載的阻抗來獲得相同的信息，但SWR表在此方面更簡單，更耐用。通過測量發射器輸出處阻抗不匹配的大小，可以揭示由於天線或傳輸線而引起的問題。

順便說一句，如果您認為自己從未經歷過駐波，那是極不可能的。微波爐中的駐波是食物烹飪不均勻的原因（轉盤是該問題的部分解決方案）。 2.45 GHz信號的波長約為12厘米，或約XNUMX英寸。輻射（和加熱）中的零點將以類似於波長的距離分開。

最後，讓我們看一個視頻。

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2. SWR重要參數指標

1）什麼是反射係數

反射係數為參數它描述了傳輸介質中的阻抗不連續性反射了多少電磁波，等於反射波與入射波的振幅之比。在確定VSWR或調查例如饋線和負載之間的匹配時，反射係數是非常有用的質量。希臘字母Γ通常用於反射係數，儘管也經常看到σ。

反射係數

使用反射係數的基本定義，可以根據以下知識進行計算： 入射電壓和反射電壓.

哪裡：
    Γ=反射係數
    Vref =反射電壓
    Vfwd =正向電壓

2）回波損耗和復位損耗

回波損耗 是由於光纖鏈路或傳輸線中的不連續信號反射或返回而導致的信號功率損耗，其表達單位也以分貝（dBs）為單位。阻抗不匹配可能與插入線路中的設備或終端負載有關。此外，回波損耗是反射係數（Γ）和駐波比（SWR）兩者之間的關係，並且始終為正數，而高的回波損耗是良好的測量參數，通常與低插入相關失利。順便說一句，如果增加回波損耗，它將與較低的SWR相關。

信號丟失，其中沿光纖鏈路的長度發生，稱為插入損耗。但是，插入損耗是自然發生的，它發生在所有類型的傳輸中，無論是數據傳輸還是電氣傳輸。此外，與基本上所有物理傳輸線或導電路徑一樣，路徑越長，損耗越大。而且，這些損耗也會發生在沿線的每個連接點，包括接頭和連接器。此特定的測量參數以分貝表示，並且應始終為正數。但是，這並不總是意味著，如果偶然是負數，那不是一個好的測量參數。在某些情況下，插入損耗可能會顯示為負參數測量值。

回波損耗和插入損耗

因此，現在讓我們詳細檢查上圖，以便我們可以更好地了解插入損耗和回波損耗之間的相互作用。如您所見，入射功率從左側沿傳輸線傳播，直至到達組件。一旦到達組件，信號的一部分會沿著傳輸線向下反射回信號源。另外，請記住，信號的這一部分不會進入組件。

信號的其餘部分確實進入了分量。那裡的一些被吸收，其餘的則通過組件進入另一側的傳輸線。 來自組件的功率稱為發射功率，它小於入射功率，原因有兩個：

① 一部分信號被反射。

②該分量吸收了一部分信號。

因此，總的來說，我們用分貝表示插入損耗，它是入射功率與發射功率之比。此外，我們可以總結出回波損耗（我們也以分貝表示）是入射功率與反射功率之比。因此，我們可以看到兩種類型的損耗測量參數如何幫助準確地測量系統或直通路徑中可測量信號和組件的整體效率。

在當今的電子實踐中，就使用而言，回波損耗優於SWR，因為它可以為較小的反射波值提供更好的分辨率。

3）什麼是阻抗匹配

阻抗匹配為 設計源 和 負載阻抗 最小化信號反射或最大化功率傳輸。在直流電路中，電源和負載應相等。在交流電路中，根據目標，電源應等於負載或負載的複共軛。阻抗（Z）是對電流流動的度量，它是一個複數值，實數部分定義為電阻（R），虛數部分稱為電抗（X）。阻抗的等式定義為Z = R + jX，其中j是虛數單位。在直流系統中，電抗為零，因此阻抗與電阻相同。

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3.什麼是VSWR（電壓駐波比）

1）VSWR的含義是什麼

電壓駐波比（VSWR）為 表示不匹配的數量 在天線和與其連接的饋電線之間。（點擊点击這裡選擇我們的天線產品）這也稱為駐波比（SWR）。 VSWR的值範圍是1到∞。低於2的VSWR值被認為適宜適用於大多數天線應用。天線可被描述為具有“良好匹配”。因此，當有人說天線匹配不良時，通常意味著對於感興趣的頻率，VSWR值超過2。回波損耗是另一個令人關注的指標，在“天線理論”部分中有更詳細的介紹。通常需要在回波損耗和VSWR之間進行轉換，並在表中列出了一些值以及這些值的圖表以供快速參考。

讓我們快速觀看有關VSWR的視頻！

2) 因素影響VSWR

· 頻率

· 天線接地

· 附近的金屬物體

· 天線構造類型

· 溫度

3）SWR vs VSWR vs ISWR vs PSWR

SWR是一個概念，即駐波比。 VSWR實際上是通過測量電壓以確定SWR進行測量的方式。您還可以通過測量電流甚至功率（ISWR和PSWR）來測量SWR。但是對於大多數意圖和目的，當有人說SWR時，它們的意思是VSWR，在普通對話中，它們是可以互換的。

· SWR：SWR代表駐波比。它描述了線路上出現的電壓和電流駐波。它是電流和電壓駐波的通用描述。它通常與用於檢測駐波比的儀表結合使用。對於給定的失配，電流和電壓都按相同的比例上升和下降。
· VSWR：VSWR或電壓駐波比專門適用於在饋線或傳輸線上設置的電壓駐波。由於更容易檢測電壓駐波，並且在許多情況下，電壓在器件擊穿方面更為重要，因此經常使用術語VSWR，尤其是在RF設計區域內。

對於大多數實際目的，ISWR與VSWR相同。 在理想條件下，信號傳輸線上的RF電壓在線路上的所有點都相同，而忽略了由線路中的電阻和分隔線路導體的介電材料的缺陷所引起的功率損耗。因此，理想的VSWR為1：1。（由於第二個數字或分母始終為1，所以SWR值通常僅用比率的第一個數字或分子來表示。）當VSWR為1時，ISWR也為1。僅當將射頻功率輸送到其中的負載（例如天線或無線接收器）的阻抗與傳輸線的阻抗相同時，才存在。這意味著負載電阻必須與傳輸線的特徵阻抗相同，並且負載必須不包含電抗（即，負載必須沒有電感或電容）。在任何其他情況下，電壓和電流都會沿著線路的各個點波動，並且SWR不是1。

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4. VSWR如何影響傳輸系統的性能

VSWR通過多種方式影響傳輸系統或任何可能使用射頻和相同阻抗的系統的性能。儘管通常使用VSWR，但電壓波和電流波都會引起問題。

· 發射器功率放大器可能會損壞：由於駐波，饋線上看到的電壓和電流水平增加，可能會損壞變送器的輸出晶體管。半導體器件如果在其指定的極限範圍內運行，則非常可靠，但如果饋線上的電壓和電流駐波使設備在其極限範圍內運行，則可能會造成災難性的損壞。

· 功率放大器保護可降低輸出功率：鑑於高SWR電平確實會造成功率放大器損壞的危險，許多變送器都集成了保護電路，當SWR升高時，該保護電路會降低變送器的輸出。這意味著，饋線和天線之間的不良匹配將導致較高的SWR，從而導致輸出降低，從而顯著降低發射功率。

· 高電壓和電流水平會損壞饋線：由高駐波比引起的高電壓和高電流電平可能會損壞饋線。儘管在大多數情況下，饋線可以在其極限範圍內正常運行，並且應該能夠容納兩倍的電壓和電流，但在某些情況下會造成損壞。電流最大值可能會導致過多的局部加熱，從而使使用的塑料變形或熔化，並且已知高壓在某些情況下會引起電弧。

· 反射引起的延遲可能導致失真：當信號因不匹配而反射時，它會被反射回源頭，然後又可以被反射回天線。引入的延遲等於信號沿著饋線的傳輸時間的兩倍。如果正在傳輸數據，則可能導致符號間干擾，在另一個正在傳輸模擬電視的示例中，看到了“重影”圖像。

· 與完全匹配的系統相比，信號減少：有趣的是，差的VSWR造成的信號電平損失並沒有人們想像的那麼大。負載反射的任何信號都會反射回發射機，並且由於在發射機處進行匹配可以使信號再次反射回天線，因此產生的損耗從根本上說是饋線造成的。指導原則是，長度為30米的RG213同軸電纜在1.5 MHz時損耗約為30 dB，這意味著與完全匹配的天線相比，使用VSWR的天線在該頻率下的損耗僅略高於1dB。

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5.如何測量駐波比

可以使用許多不同的方法來測量駐波比。最直觀的方法 使用空線 它是帶有開槽的傳輸線的一部分，允許探頭探測沿傳輸線各個點的實際電壓。這樣就可以直接比較最大值和最小值。 VHF和更高頻率下使用此方法。在較低的頻率下，這樣的線不切實際地長。定向耦合器可以通過微波頻率用於HF。有些是四分之一波或更長，這限制了它們在較高頻率下的使用。其他類型的定向耦合器在傳輸路徑中的單個點處對電流和電壓進行採樣，並以數學方式將它們進行組合，以表示在一個方向上流動的功率。業餘操作中使用的常見SWR /功率計類型可能包含雙向耦合器。其他類型使用單個耦合器，該耦合器可以旋轉180度以採樣沿任一方向流動的功率。這種類型的單向耦合器可用於許多頻率範圍和功率水平，並為所使用的模擬儀表提供適當的耦合值。

縫線

定向耦合器測得的前向和反射功率可用於計算SWR。可以通過數學方式以模擬或數字形式進行計算，也可以使用內置在儀表中的圖形方法作為額外的比例尺，或者通過讀取同一儀表上兩個指針之間的交叉點來進行計算。

上述測量儀器可以“在線”使用，也就是說，變送器的全部功率可以通過測量設備，從而可以連續監控SWR。其他儀器，例如網絡分析儀，低功率定向耦合器和天線橋，都使用低功率進行測量，並且必須代替發射器進行連接。橋接電路可用於直接測量負載阻抗的實部和虛部，並使用這些值得出SWR。這些方法不僅可以提供SWR或正向和反射功率，還可以提供更多信息。獨立式天線分析儀使用各種測量方法，並且可以顯示隨頻率變化的SWR和其他參數。通過結合使用定向耦合器和電橋，可以製造出可以直接讀取複數阻抗或SWR的在線儀表。也可以使用獨立的天線分析儀來測量多個參數。

功率計

備註：如果您的SWR讀數低於1，則有問題。您的SWR表可能壞了，天線或天線連接有問題，或者收音機損壞或有缺陷。

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6.如何計算VSWR

當傳輸波碰到邊界（例如無損傳輸線和負載之間的邊界）時（圖1），一些能量將被傳輸到負載，而某些能量將被反射。反射係數將入射波和反射波關聯爲：

Γ= V^-/V⁺ （式1）

其中V-是反射波，V +是入射波。 VSWR通過以下方式與電壓反射係數（Γ）的大小有關：

VSWR =（1 + |Γ|）/（1 – |Γ|）（等式2）

圖1.傳輸線電路，說明了傳輸線和負載之間的阻抗失配邊界。反射在由Γ指定的邊界處發生。入射波為V +，反射波為V-。

VSWR可以直接用SWR表測量。可以使用諸如矢量網絡分析儀（VNA）之類的RF測試儀器來測量輸入端口（S11）和輸出端口（S22）的反射係數。 S11和S22分別等效於輸入和輸出端口上的Γ。具有數學模式的VNA還可以直接計算並顯示最終的VSWR值。

可以根據反射係數S11或S22計算輸入和輸出端口的回波損耗，如下所示：

RLIN = 20log10 | S11 | dB（等式3）
RLOUT = 20log10 | S22 | dB（等式4）

反射係數由傳輸線的特徵阻抗和負載阻抗計算得出，如下所示：

Γ=（ZL-ZO）/（ZL + ZO）（式5）

其中ZL是負載阻抗，ZO是傳輸線的特徵阻抗（圖1）。

VSWR也可以用ZL和ZO表示。將公式5代入公式2，我們得到：
VSWR = [1 + |（ZL-ZO）/（ZL + ZO）|] / [1-|（ZL-ZO）/（ZL + ZO）|] =（ZL + ZO + | ZL-ZO |）/ （ZL + ZO-| ZL-ZO |）
對於ZL> ZO，|| ZL-ZO | = ZL-ZO

因此：

VSWR =（ZL + ZO + ZO-ZL）/（ZL + ZO-ZO + ZL）= ZO / ZL。（式7）

上面我們指出，VSWR是相對於1的比率形式的規範，例如1.5：1。 VSWR有兩種特殊情況，∞：1和1：1。當負載開路時，無窮比與無窮大之比發生。當負載與傳輸線特性阻抗完全匹配時，1：1的比率就會發生。

VSWR由傳輸線上本身產生的駐波定義為：

VSWR = | VMAX | / | VMIN | （式8）

其中VMAX是駐波的最大振幅，而VMIN是駐波的最小振幅。對於兩個疊加波，最大值在入射波和反射波之間產生相長干涉時發生。從而：
VMAX = V + + V-（式9）

以獲得最大的建設性干擾。最小振幅發生在相消干涉下，或者：

VMIN = V +-V-（式10）

將方程式9和10代入方程式8可得
VSWR = | VMAX | / | VMIN | =（V + + V-）/（V +-V-）（式11）

將方程式1代入方程式11，我們得到：

VSWR = V +（1 + |Γ|）/（V +（1-|Γ|）=（1 + |Γ|）/（1-|Γ|）（等式12）

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頻率提問

1，什麼是良好的VSWR值

當電波傳播通過天線系統的不同部分（接收器，饋電線，天線，自由空間）時，它可能會遇到阻抗差異。在每個界面處，一部分波能量將反射回源，從而在饋線中形成駐波。可以測量波中最大功率與最小功率之比，稱為電壓駐波比（VSWR）。理想的是VSWR小於1.5：1，在功率損耗更為嚴格的低功率應用中，VSWR為2：1仍被認為是可以接受的，儘管正確地使用高達6：1的VSWR仍然可以使用。設備。萬一您不關心數學方程式，以下是一些“備忘單”表，可幫助您了解VSWR與將返回的反射功率百分比之間的相關性。

VSWR	返回功率（近似）
1:1	0%
2:1	企業排放佔全球 10%
3:1	企業排放佔全球 25%
6:1	企業排放佔全球 50%
10:1	企業排放佔全球 65%
14:1	企業排放佔全球 75%