电压驻波比
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电压驻波比(VSWR)是射频技术中最常用的参数,用来衡量部件之间的匹配是否良好。当业余无线电爱好者进行联络时,当然首先会想到测量一下天线系统的驻波比是否接近1:1,
如果接近1:1,当然好。常常听到这样的问题:但如果不能达到1,会怎样呢?驻波比小到几,天线才算合格?为什么大小81这类老式的军用电台上没有驻波表?
VSWR及标称阻抗
发射机与天线匹配的条件是两者阻抗的电阻分量相同、感抗部分互相抵消。如果发射机的阻抗不同,要求天线的阻抗也不同。在电子管时代,一方面电子管本输出阻抗高,另一方面低阻抗的同轴电缆还没有得到推广,流行的是特性阻抗为几百欧的平行馈线,因此发射机的输出阻抗多为几百欧姆。而现代商品固态无线电通信机的天线标称阻抗则多为50欧姆,因此商品VSWR表也是按50欧姆设计标度的。
如果你拥有一台输出阻抗为600欧姆的老电台,那就大可不必费心血用50欧姆的VSWR计来修理你的天线,因为那样反而帮倒忙。只要设法调到你的天线电流最大就可以了。
VSWR不是1时,比较VSWR的值没有意义
天线VSWR=1说明天线系统和发信机满足匹配条件,发信机的能量可以最有效地输送到天线上,匹配的情况只有这一种。
而如果VSWR不等于1,譬如说等于4,那么可能性会有很多:天线感性失谐,天线容性失谐,天线谐振但是馈电点不对,等等。在阻抗园图上,每一个VSWR数值都是一个园,拥有无穷多个点。也就是说,VSWR数值相同时,天线系统的状态有很多种可能性,因此两根天线之间仅用VSWR数值来做简单的互相比较没有太严格的意义。
正因为VSWR除了1以外的数值不值得那么精确地认定(除非有特殊需要),所以多数VSWR表并没有象电压表、电阻表那样认真标定,甚至很少有VSWR给出它的误差等级数据。由于表内射频耦合元件的相频特性和二极管非线性的影响,多数VSWR表在不同频率、不同功率下的误差并不均匀。
VSWR都=1不等于都是好天线
驻波比(一)
驻波比全称为电压驻波比,又名VSWR和SWR,为英文Voltage Standing Wave
Ratio的简写。 在入射波和反射波相位相同的地方,电压振幅相加为最大电压振幅Vmax ,形成波腹;在入射波和反射波相位相反的地方电压振幅相减为最小电压振幅Vmin ,形成波节。其它各点的振幅值则介于波腹与波节之间。这种合成波称为行驻波。驻波比是驻波波腹处的声压幅值Vmax与波节处的声压Vmin幅值之比。在驻波管法中,测得驻波比,就可以求出吸声材料的声反射系数和吸声系数。
在无线电通信中,天线与馈线的阻抗不匹配或天线与发信机的阻抗不匹配,高频能量就会产生反射折回,并与前进的部分干扰汇合发生驻波。为了表征和测量天线系统中的驻波特性,也就是天线中正向波与反射波的情况,人们建立了“驻波比”这一概念,
SWR=R/r=(1+K)/(1-K) 反射系数K=(R-r)/(R+r) (K为负值时表明相位相反)
式中R和r分别是输出阻抗和输入阻抗。当两个阻抗数值一样时,即达到完全匹配,反射系数K等于0,驻波比为1。这是一种理想的状况,实际上总存在反射,所以驻波比总是大于1的。 射频系统阻抗匹配。特别要注意使电压驻波比达到一定要求,因为在宽带运用时频率范围很广,驻波比会随着频率而变,应使阻抗在宽范围内尽量匹配。
驻波比与回波损耗的换算关系
驻波比(VSWR): Voltage Standing Wave Ratio
回波损耗(RL) :Return Loss
换算公式:RL=20*log10[(VSWR+1)/(VSWR-1)]
换算表格:
驻波比 回波损耗(dB) 驻波比 回波损耗(dB)
1.01 46.064 1.26 18.783
1.02 40.086 1.27 18.493
1.03 36.607 1.28 18.216
1.04 34.151 1.29 17.949
电压驻波比的测量
一 实验目的
通过对电压驻波比的测量实验,掌握驻波测量线的正确使用以及掌握大、中、小电压驻波系数的测量原理和方法。
二 实验原理
测量电压驻波比、阻抗、匹配情况等等,是微波测量的重要工作。驻波测量线就是测量的基本仪器。
测量线由开槽波导,不调谐探头和滑架组成。开槽波导中的场由不调谐探头取样,探头的移动靠滑架上的传动装置,探头的输出送到显示装置,就可以探测微波传输系统中电磁场分布情况。
测量线波导是一段精密加工的开槽直波导,此槽位于波导宽边的正中央,平行于波导轴线,不切割高频电流,因此对波导内的电磁场分布影响很小。此外,槽端还有阶梯匹配段,两端法兰具有尺寸精确的定位和连接孔,而且保证开槽波导有很低的剩余驻波系数。
三厘米波导测量线的外形图见实验仪器介绍部分所示。
滑架是用来安装开槽波导和不调谐探头的。把不调谐探头放入滑架的探头插孔中,拧紧锁紧螺钉,即可把不调谐探头紧固。探针插入波导中的深度,用户可根据情况适当调整。出厂时,探针插入波导的深度为1.5mm,约为波导窄边尺寸的15%。
电压驻波比的测量方法有未调制的频率法和调制的频率法种。这里讲述调制的频率法,它的测量连接如图所示。
测量连接如图
驻波测量是电磁波测量中最基本和重要内容之一,通过电磁波的测量可以测出阻抗、波长、相位等其它参量。在测量时,通常测量电压驻波系数,即波导中YS1123
信号源
隔离器
同轴/波导 转换器 E、H阻抗
调配器 定向
耦合器 可变 短路器 TC26A
测量线 可变
衰减器 YS3892 选频放大器 电场最大值1最先值之比,
即 maxminESE
⑴ 小驻波比(1.05
这时,驻波的最大值和最小值相差不大,且不尖锐,不易测准,为了提高准确度,可移动探针到几个波腹点和波节点记录数据,然后取平均值再进行计算。
若驻波波腹点和节点处读数分别为Imax,Imin则电压驻波系数为
⑵ 中驻波比(1.5
此时,只须测一个驻波波腹和一个驻波波节,即直接读出Imax,Imin
驻波比概念浅析
电压驻波比 (VSWR)在移动通信蜂窝系统的基站天线中,其最大值应 ≤
1.5:1。若 ZA 表示天线的输入阻抗,Z0 为天线的标称特性阻抗 (WCDMA 天线一般 Z0 = 50Ω),则天线的反射系数也可以用回波损耗表示端口的匹配特性。
天线输入阻抗与特性阻抗不一致时,产生的反射波和入射波在馈线上叠加形
成驻波,其相邻电压最大值和最小值之比就是电压驻波比。电压驻波比过大,将
缩短通信距离,而且反射功率将返回发射机功放部分,容易烧坏功放管,影响通
信系统正常工作。
在量化阻抗失配度时,引入了驻波比(SWR),SWR是最大电压(或电流)与最小电压
(或者电流)之:SWR=|Vmax|/|Vmin|=|Imax|/|Imin|=(1+|T0|)/(1-|T0|),T0是
指反射系数,工程上一般用电压驻波比VSWR代替SWR,它定义为最大电压绝对值
与最小电压绝对值之比.在1到正无穷之间取值.VSWR是电压振幅的最大值与最
小值之比,V(d,t)=V`(Bd)f(wt),B代表相位常数,d代表距离,w代表频率.f(wt)
代表电压随时间的变化,V`(Bd)代表电压在空间的变化,也就是电压在不同空间
位置的振幅,他的最大值与最小值之比就是VSWR
一般在传输线上的电磁波由行波(向前传输的波)和反射波构成,驻波比就是反映波停留的状态,如驻波比越大,波就越停留在原地,如果驻波比无穷大,就代表波是停留在原地.相反地,驻波比的倒数可以定义为行波系数,它表示波行进的状态,行波系数越大,代表波越向前行进.
电压驻波比(VSWR)是射频技术中最常用的参数,用来衡量部件之间的匹配是否良好。当业余无线电爱好者进行联络时,当然首先会想到测量一下天线系统的驻波比是否接近1:1,
如果接近1:1,当然好。常常听到这样的问题:但如果不能达到1,会怎样呢?驻波比小到几,天线才算合格?为什么大小81这类老式的军用电台上没有驻波表?