在射频电子设备中,我们经常通过驻波比 (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,能够参考站点内 SWR 的定义以解释如何测量 SWR 会很有用。
在射频电子设备中,我们经常通过驻波比 (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,能够参考站点内 SWR 的定义以解释如何测量 SWR 会很有用。
任何传输线都有一个特性阻抗,通常表示为 Z 0。如果传输线以匹配 Z 0的阻抗终止,则在一端发射的信号将在另一端完全吸收,并且没有能量反射回源。沿线任何点测量的电压和/或电流将与任何其他点相同。
但是,如果终端阻抗与传输线不匹配,则能量将反射回线路中,并且此“反向”信号将干扰(添加或减去)“正向”信号。
如果信号是固定频率的正弦波,这种干扰会在传输线上产生“驻波”。这意味着线路中测得的电压或测得的电流将随着距阻抗不连续点的距离而周期性变化。如果终端阻抗大于 Z 0,则在该点将出现电压最大值;如果它更小,那么那里将有一个当前最大值。
“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。具体来说,
SWR = Z T /Z 0,如果 Z T > Z 0
SWR = Z 0 /Z T,如果 Z T < Z 0
当使用 SWR 测量来表征组件或天线时,总是针对特定的标称传输线阻抗(通常为 50Ω 或 75Ω,具体取决于预期应用)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。
正如 Dave Tweed 在他的回答中所表明的,驻波比 (SWR) 是表征射频系统中负载质量的一种方式。也就是说,它表征了负载组件与系统特性阻抗的匹配程度。
SWR 可以根据传输线上的电压或电流信号来指定,尽管我们最常使用电压,然后专门指 VSWR。
SWR 为负载阻抗Z L或反射系数 \$\Gamma\$(也称为 s 参数S 11)提供了类似的信息。然而,SWR 并未完全指定这些参数,因为负载阻抗和反射系数是复数,而 SWR 是实数。SWR 值完全由反射系数的大小决定(\$\Gamma\$ 的相位不影响SWR)。
VSWR 在历史上一直被使用,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,允许插入探针以接触中心导体。沿着线移动探头以找到最大和最小信号幅度的点,这当然会立即给出 VSWR。由于自动化网络分析仪的可用性,这种技术今天不用于同轴线,但它仍然用于具有如下探头设置的波导系统:
当我们想要指定它们作为传输线上负载的匹配程度时,VSWR 通常用于表征射频组件,而不考虑它们是产生负反射还是正反射。
VSWR 也经常用于表征天线,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比例。