驻波比(SWR)是多少?


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在射频电子产品中,我们通常通过驻波比(SWR)来表征组件或天线。该参数的定义是什么?它如何影响电路?

这个问题的动机是,在回答另一个问题时,能够引用站点内SWR的定义以解释SWR的测量方式将很有用。

Answers:


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任何传输线都具有特征阻抗,通常表示为Z 0。如果传输线的阻抗匹配Z 0,则在一端发出的信号将在另一端被完全吸收,并且不会有能量反射回源。沿线的任何一点测得的电压和/或电流将与其他任何点相同。

但是,如果终端阻抗与传输线不匹配,能量将被反射回传输线,并且此“反向”信号将干扰“正向”信号(增加或减少)。

如果信号是固定频率的正弦波,则此干扰将在传输线上产生“驻波”。这意味着线路中的测得电压或电流将随着距阻抗不连续点的距离而周期性变化。如果端接阻抗大于Z 0,则该点将有一个最大电压;否则,将达到最大值。如果小于,则当前会有一个最大值。

“驻波比”(SWR)的定义是沿线的任何点处发现的最大电压(或电流)与沿线的任何其他点处发现的最小值之间的比率。有时,术语“ VSWR”用于明确表示电压比。该比率的值与Z 0与终端阻抗Z T的比率直接相关。特别,

SWR = Z Ť / Z 0,如果Z Ť0

如果Z T <Z 0,则SWR = Z 0 / Z T

当部件或天线通过SWR测量进行表征时,总是根据特定的标称传输线阻抗(通常为50Ω或75Ω,取决于目标应用)来指定。这只是说明设备阻抗与标称值的接近程度的另一种方式。


SWR并不总是一个实数吗?Z_T / Z_0不能为复数吗?
Photon

Z_0是真实的,但我想Z_T可能很复杂。我们真正感兴趣的是在测量频率下Z_T的大小。SWR的定义不依赖于相位关系。
戴夫·特威德

Z_0不必再像负载一样真实,但是我们通常会忽略传输线的损耗。我觉得我们好像错过了一个巨大的机会。
Kortuk

@Kortuk:如果那条线是有损耗的,那么SWR沿其长度将不是恒定的,并且我们实际上已经开始偏离像SWR这样的简单测量完全有用的领域。
戴夫·特威德

该语句更有趣,但是所有行都有一点损失,重要的是幅度,我认为您的方程式应该采用它。
Kortuk

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正如Dave Tweed在回答中所表明的那样,驻波比(SWR)是表征RF系统中负载质量的一种方法。也就是说,它表征了负载分量与系统的特征阻抗的匹配程度。

可以根据传输线上的电压或电流信号来指定SWR,尽管大多数情况下我们使用电压,然后专门指代VSWR。

ΓΓ

VSWR的使用历史悠久,因为它可以通过简单的手动方法进行测量。使用空气电介质同轴传输线,外导体上有一个槽,允许插入探头以接触中心导体。沿线移动探头以找到最大和最小信号幅度的点,这些点当然会立即产生VSWR。由于自动网络分析仪的可用性,目前该技术尚未用于同轴电缆,但仍在具有如下探头设置的波导系统中使用该技术:

波导槽截面探头

当我们要指定射频组件作为传输线上的负载的匹配程度时,通常使用VSWR来表征它们,而不用考虑它们产生的是正反射还是负反射。

VSWR通常也用于表征天线,因为它只需要知道反射的幅度即可确定从天线辐射的源功率的一部分。

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