[基本知識]VSWR 電壓駐波比

1 月 19, 2024 | 相關基本知識推廣

VSWR 電壓駐波比 (Voltage Standing Wave Ratio)

波傳遞從甲介質傳導到乙介質,會由於介質不同,波的能量會有一部分反射,這種反射的波稱為駐波,這是基本的物理原理,在電磁波有同樣的特性,電磁波在甲元件傳導到乙元件,由於阻抗特性的不同,一部分電磁波的能量被反射回來,我們常稱此現象為阻抗不匹配。
在傳輸線上,藉由來至發射端的波與來至負載的反射波的干涉,產生駐波,駐波的大小是傳輸線上的電壓最大和最小值的比值,理想的比例為 1:1 (表示沒有任何反射功率產生),即輸入阻抗相等於傳輸線的特性阻抗,但實際世界幾乎不可能達到。
VSWR 1.25:1 反射功率1.2 % 傳輸功率98.8%
VSWR 1.5:1 反射功率4.0 % 傳輸功率96.0%
VSWR 1.76:1 反射功率7.6 % 傳輸功率92.4%
VSWR 2:1 反射功率11.1 % 傳輸功率88.9%
VSWR 3:1 反射功率25 % 傳輸功率75%
VSWR 4:1 反射功率36 % 傳輸功率64%
VSWR 5:1 反射功率44.4 % 傳輸功率55.6%
VSWR 6:1 反射功率51.0 % 傳輸功率49.0%
由上可知,駐波比越大,反射功率越高

為何要阻抗匹配?

  • 在傳輸中獲的最大的功率或效率。
  • 保證系統具有正確的傳輸特性。 (例如LC 濾波器需要匹配負載)
  • 提高信噪比(降低噪聲系數) 。
  • 減少由於反射引起的信號失真。
  • 確保電路穩定。
  • 為各模組與設備之間提供正確、可靠的連接。
    為何低頻訊號不需要匹配?
  • 低頻=長波長,從波長與元件/傳輸線尺寸的關係來看,信號在傳輸過程中的相位與振幅近似不變。
  • 從週期與傳輸時間上看,雖然反射仍然存在,但在信號的有效週期內將會衰減到可以忽略。(極限情況:DC)
    低頻訊號 波長>元件尺寸;高頻訊號 波長<元件尺寸。
    另外,VSWR 又可轉換成另一項射頻參數叫S 參數裡的S11,這項參數被稱為反射損失(Return Loss)為傳輸功率&反射功率的比值(單位dB),跟VSWR 是同概念,一般(傳輸)VSWR 在1.4:1 以內都不錯。
    不同阻抗的反射係數(Reflection Coefficient Γ ) 反射損失(Return Loss)及VSWR 的關係:

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