VSWR详解.doc

反射电压的计算见下图：

(原文件名:匹配.jpg)

因为电压都是以同一个地作为参考的，叠加在一起就是相加了；电流是按某一个正方向来定义的，反射电流和入射电流方向是相反的，就是减了。

应该很容易理解的。

小谈驻波比VSWR的意义

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？ j#|ZP-=1_  
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VSWR及标称阻抗 Dt@SqX:~Ee  
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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。 K(4_a``05  
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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。 UQsN 'r\tS  
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VSWR不是1时，比较VSWR的值没有意义 w0. u\  
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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。 4eu O1=  
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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。 xdPx{"C 3  
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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。 pg.%Pdr<$  
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VSWR都＝1不等于都是好天线 1C.VnzRnJ  
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一些国外杂志文章在介绍天线时经常给出VSWR的曲线。有时会因此产生一种错觉，只要VSWR＝1，总会是好天线。其实，VSWR＝1只能说明发射机的能量可以有效地传输到天线系统。但是这些能量是否能有效地辐射到空间，那是另一个问题。一副按理论长度作制作的偶极天线，和一副长度只有1/20的缩短型天线，只要采取适当措施，它们都可能做到VSWR＝1，但发射效果肯定大相径庭，不能同日而语。做为极端例子，一个50欧姆的电阻，它的VSWR十分理想地等于1，但是它的发射效率是0。 V&i;\
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影响天线效果的最重要因素：谐振 E7hhew  
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天线系统和输出阻抗为50欧的发信机的匹配条件是天线系统阻抗为50欧纯电阻。要满足这个条件，需要做到两点：第一，天线电路与工作频率谐振（否则天线阻抗就不是纯电阻）；第二，选择适当的馈电点。 l6B@qYLZ  
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让我们用弦乐器的弦来加以说明。无论是提琴还是古筝，它的每一根弦在特定的长度和张力下，都会有自己的固有频率。当弦以固有频率振动时，两端被固定不能移动，但振动方向的张力最大。中间摆动最大，但振动张力最松弛。这相当于自由谐振的总长度为1/2波长的天线，两端没有电流（电流波谷）而电压幅度最大（电压波腹），中间电流最大（电流波腹）而相邻两点的电压最小（电压波谷）。 $M#>9QHhc  
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我们要使这根弦发出最强的声音，一是所要的声音只能是弦的固有频率，二是驱动点的张力与摆幅之比要恰当，即驱动源要和弦上驱动点的阻抗相匹配。具体表现就是拉弦的琴弓或者弹拨的手指要选在弦的适当位置上。我们在实际中不难发现，拉弓或者拨弦位置错误会影响弦的发声强度，但稍有不当还不至于影响太多，而要发出与琴弦固有频率不同的声响却是十分困难的，此时弦上各点的振动状态十分复杂、混乱，即使振动起来，各点对空气的推动不是齐心合力的，发声效率很低。 |}1dFp  
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天线也是同样，要使天线发射的电磁场最强，一是发射频率必须和天线的固有频率相同，二是驱动点要选在天线的适当位置。如果驱动点不恰当而天线与信号频率谐振，效果会略受影响，但是如果天线与信号频率不谐振，则发射效率会大打折扣。 J
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所以，在天线匹配需要做到的两点中，谐振是最关键的因素。 2tLJU  Z1  
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在早期的发信机，天线电路只用串联电感、电容的办法取得与工作频率的严格谐振，而进一步的阻抗配合是由线圈之间的固定耦合确定死的，在不同频率下未必真正达到阻抗的严格匹配，但是实际效果证明只要谐振就足以好好工作了。 9kojLqCT  
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因此在没有条件做到VSWR绝对为1时，业余电台天线最重要的调整是使整个天线电路与工作频率谐振。 \1`O_DF~o  
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天线的驻波比和天线系统的驻波比 jIF |P-  
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天线的VSWR需要在天线的馈电端测量。但天线馈电点常常高悬在空中，我们只能在天线电缆的下端测量VSWR，这样测量的是包括电缆的整个天线系统的VSWR。当天线本身的阻抗确实为50欧姆纯电阻、电缆的特性阻抗也确实是50欧姆时，测出的结果是正确的。 |M_UQ QAB|  
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当天线阻抗不是50欧姆时而电缆为50欧姆时，测出的VSWR值会严重受到天线长度的影响，只有当电缆的电器长度正好为波长的整倍数时、而且电缆损耗可以忽略不计时，电缆下端呈现的阻抗正好和天线的阻抗完全一样。但即便电缆长度是整倍波长，但电缆有损耗，例如电缆较细、电缆的电气长度达到波长的几十倍以上，那么电缆下端测出的VSWR还是会比天线的实际VSWR低。 iCyf Oh  
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所以，测量VSWR时，尤其在UHF以上频段，不要忽略电缆的影响。 (ik\|y% A  
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不对称天线 #[a*rD%m  
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我们知道偶极天线每臂电气长度应为1/4波长。那么如果两臂长度不同，它的谐振波长如何计算？是否会出现两个谐振点？ 05k0n E  
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如果想清了上述琴弦的例子，答案就清楚了。系统总长度不足3/4波长的偶极天线（或者以地球、地网为镜象的单臂天线）只有一个谐振频率，取决于两臂的总长度。两臂对称，相当于在阻抗最低点加以驱动，得到的是最低的阻抗。两臂长度不等，相当于把弓子偏近琴马拉弦，费的力不同，驱动点的阻抗比较高一些，但是谐振频率仍旧是一个，由两臂的总长度决定。如果偏到极端，一臂加长到1/2波长而另一臂缩短到0，驱动点阻抗增大到几乎无穷大，则成为端馈天线，称为无线电发展早期用在汽艇上的齐柏林天线和现代的1/2波长R7000垂直天线，当然这时必须增加必要的匹配电路才能连接到50欧姆的低阻抗发射机上。 4aY|TN/|  
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偶极天线两臂不对称，或者两臂周围导电物体的影响不对称，会使谐振时的阻抗变高。但只要总电气长度保持1/2波长，不对称不是十分严重，那么虽然特性阻抗会变高，一定程度上影响VSWR，但是实际发射效果还不至于有十分明显的恶化。 Q|L~=9
 
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当VSWR过高时，主要是天线系统不谐振时，因而阻抗存在很大电抗分量时，发射机末级器件可能需要承受较大的瞬间过电压。早期技术不很成熟时，高VSWR容易造成射频末级功率器件的损坏。因此，将VSWR控制在较低的数值，例如3以内，是必要的。 c=+!>Z&i$G  
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现在有些设备具有比较完备的高VSWR保护，当在线测量到的VSWR过高时，会自动降低驱动功率，所以烧末级的危险比20年以前降低了很多。但是仍然不要大意。

电压驻波比
　　驻波比(SWR)又称电压驻波比(VSWR)
　　Voltage Standing Wave Ratio
　　波传递从甲介质传导到乙介质,会由于介质不同,波的能量会有一部分被反射
　　这种被反射的波与入射波叠加的后形成的波称为驻波,这是基本的物理原理
　　在电磁波有同样的特性,电波在甲组件传导到乙组件,由于阻抗特性的不同,
　　一部分电磁波的能量被反射回来,我们常称此现象为阻抗不匹配
　　驻波比,一般指的就是电压驻波比,是指驻波的电压峰值与电压谷值之比。
　　理想的比例为 1:1 ，即输入阻抗相等于传输线的特性阻抗,但几乎不可能达到
　　VSWR 1.25:1 反射功率1.14 %
　　VSWR 1.5:1 反射功率4.06 %
　　VSWR 1.75:1 反射功率7.53 %
　　由上可知,驻波比越大,反射功率越高
　　电压驻波比：端口的电压驻波比（英语：Standing wave ratio）（VSWR）用小写s表示，是於回波损耗相匹配的一个类似量度，不过不同之处在於，电压驻波比这个线性标量描述的是驻波最大电压与驻波最小电压的比。因此，其与电压反射系数的大小有关，也与输入端口的S11和输出端口的S22的大小有关。
　　对於输入端口，电压驻波比Sin定义为Sin=(1+|S11|)/(1-|S11|)
　　对於输出端口，电压驻波比Sout定义为Sout=(1+|S22|)/(1-|S22|)
　　由于是因为阻抗不匹配造成,把甲组件跟乙组件间的阻抗调到接近匹配即可
　　另外,VSWR又可转换成另一项射频参数叫S参数里的S11,这项参数被称为反射损失(Return Loss) 跟VSWR是同意思,但是实际应用要看你是做什么东西来决定如何解决。
　　什么是驻波？

　　波在介质中传播时其波形不断向前推进，故称行波。频率和振幅均相同、振动方向一致、传播方向相反的两列行波叠加后形成的波为驻波，若振幅不相同，则形成行驻波。在行波中能量随波的传播而不断向前传递，其平均能流密度不为零；但驻波的平均能流密度等于零，能量只能在波节与波腹间来回运行。
　　在电磁学中，电磁波也是如此。
　　对进入传输线的功率来说，在传输线和终端负载知道阻抗完全匹配时，才能形成行波传输，从而达到最大功率传输，而驻波比是在表示馈电线与负载的失配程度。
　　在不匹配的情况下, 馈线上同时存在入射波和反射波。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；而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。
　　反射波电压和入射波电压幅度之比叫作反射系数，记为 R
　　反射波幅度 （ZL－Z0）
　　R =────────────
　　入射波幅度 （ZL+Z0 ）
　　波腹电压与波节电压幅度之比称为驻波系数，也叫电压驻波比，记为VSWR
　　波腹电压幅度Vmax （1 + R）　
　　VSWR = ──────────────────　
　　波节电压辐度Vmin （1 - R）　
　　终端负载阻抗ZL 和特性阻抗Z0 越接近，反射系数 R 越小，驻波比VSWR 越接近于1，匹配也就
　　电压驻波比：天线输入阻抗和馈线的特性阻抗不一致时，产生的反射波和入射波在馈线上叠加形成的磁波，其相邻电压的最大值和最小值之比是电压驻波比，它是检验馈线传输效率的依据，电压驻波比小于1.5，在工作频点的电压驻波比小于1.2，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。