駐波比(VSWR)的理解

(一)駐波的理解:

要理解電壓駐波比VSWR)先要解釋下「駐波」,一個傳輸鏈路中,當我們從相反方向同時傳輸兩個同頻率的信號時,測試時得到的是一個疊加信號,由於兩個信號的方向相反,導致疊加信號不再沿某一方向傳輸,而是表現出一種「駐立不動」的狀態,此時我們稱此信號為「駐波」,如圖一。

圖一 駐波的形成

(二)電壓駐波比:

指的是駐波的電壓峰值與電壓谷值之比,VSWR = Umax/Umin。VSWR 實質是用來衡量部件之間的匹配是否良好, 駐波比(VSWR)越接近於 1 ,說明匹配度越高,則反射功率越小,傳輸效率越高,反之亦然。如圖二

圖二 駐波比與能量傳輸的關係

(三)VSWR值與天線性能之間的關係:

首先說明下,VSWR = 1 不等於都是好天線

1、如果 VSWR = 1

這種情況下,只能說明發射機的能量可以有效地傳輸到天線系統(無反射)。但是這些能量是否能有效地輻射到空間,那是另一個問題。一副按理論長度作製作的偶極天線,和一副長度只有1/20的縮短型天線,只要採取適當措施,它們都可能做到 VSWR = 1,但發射效果肯定大相徑庭。甚至一個50歐姆的電阻,它的 VSWR 十分理想地等於1,但是它的發射效率卻是0(能量全部被電阻吃掉變成熱能)

2、如果VSWR > 1

在阻抗圓圖上,每一個 VSWR 數值都是一個圓(圖三中藍色圓上 VSWR = 2,圓內<2),擁有無窮多個點。也就是說,VSWR 數值相同時,天線系統的狀態有很多種可能性,因此兩根天線之間僅用 VSWR 數值來做簡單的互相比較沒有太大的意義。如圖三

等 VSWR 圓

3、VSWR 過高的危害

當 VSWR 過高時,主要是因為天線系統不諧振,因而阻抗存在很大電抗分量,發射機末級器件可能需要承受較大的瞬間過電壓。高 VSWR 容易造成射頻末級功率器件的損壞。因此,將 VSWR 控制在較低的數值,例如<3,是必要的。