什么是VSWR電壓駐波比？做到多少才算合格？

微波射頻工程師在與天線打交道的時(shí)候少不了要處理駐波比，而提起駐波比，我們平常說的一般都是電壓駐波比(VSWR)。什么是電壓駐波比，而這個(gè)參數(shù)又是怎么計(jì)算出來的呢?我們今天試著不深入了解研究，而是簡(jiǎn)單地了解一下它在業(yè)余無線電中的含義。

任何包含傳輸線的無線電系統(tǒng)中，無線電信號(hào)的發(fā)射者，傳遞信號(hào)的傳輸線以及無線電信號(hào)的負(fù)載都具有特征阻抗。平常用于業(yè)余無線電信號(hào)的發(fā)射和接收系統(tǒng)多具有50歐姆的特征阻抗，而在有線電視系統(tǒng)中的特征阻抗多為75歐姆。當(dāng)這個(gè)系統(tǒng)中所有設(shè)備的特征阻抗都相同時(shí)，問題不大。但若是發(fā)射機(jī)和傳輸線的特征阻抗都為50歐而負(fù)載不為50歐姆時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一些問題。

我們可以簡(jiǎn)單地認(rèn)為當(dāng)負(fù)載的特征阻抗與傳輸線和發(fā)射機(jī)不一致時(shí)，發(fā)射機(jī)所發(fā)出的功率不能夠完全地被負(fù)載接收。必然有一些功率要沿著傳輸線返回到發(fā)射機(jī)。此時(shí)，在傳輸線中的正向波和反向波的電壓電流將在不同的點(diǎn)根據(jù)相位關(guān)系疊加并相加減，從而在傳輸線上產(chǎn)生駐波。如果你找一根繩兒，拴住一段并上下?lián)u晃另一端，你就能夠在繩上看到振蕩的最小和最大點(diǎn)。它和傳輸線上的駐波關(guān)系是類似的。

VSWR是衡量傳輸線上駐波情況的一個(gè)定義。它定義為在無損耗的傳輸線上，電壓最大值點(diǎn)的電壓和最小值點(diǎn)電壓的比值。雖然在傳輸線上電流也滿足同樣的關(guān)系，但測(cè)量電壓總比測(cè)量電流要來得簡(jiǎn)單。如果天線的阻抗匹配和發(fā)射機(jī)以及饋線的阻抗是匹配的，那么測(cè)量到的VSWR應(yīng)該是1:1也即1。而當(dāng)阻抗不能完全匹配的時(shí)候，VSWR可能為2:1甚至5:1以上。

為什么我們平常說駐波比會(huì)影響天饋系統(tǒng)呢?其主要因素有以下幾點(diǎn)：

1：發(fā)射機(jī)的功率放大器部分可能會(huì)損壞。由于天饋系統(tǒng)不匹配，返回到發(fā)射機(jī)的功率可能是功放末級(jí)晶體管難以承受的。強(qiáng)行發(fā)射有可能會(huì)燒壞機(jī)器，現(xiàn)在的機(jī)器大部分都有自動(dòng)保護(hù)，但仍不可掉以輕心——另外，保護(hù)的時(shí)候機(jī)器自動(dòng)降低功率，使得發(fā)射的效果大打折扣。

2：駐點(diǎn)的高電壓和電流有可能會(huì)損壞饋線。雖然這是一種極為稀有的情況，但如果發(fā)射機(jī)沒有保護(hù)，仍然以大功率發(fā)射電波，那么饋線的包裹材料可能會(huì)被損壞。

3：反射波可能會(huì)帶來失真。如果收發(fā)信機(jī)是全雙工的機(jī)器，自己的信號(hào)通過較長(zhǎng)的饋線反射回來可能會(huì)干擾接收機(jī)。

當(dāng)然，作為業(yè)余無線電的設(shè)備來說，最大的問題仍然是1中所提到的問題。那么，平常我們按照駐波比來調(diào)整天線，究竟和發(fā)射效率有什么關(guān)系呢?

如果你認(rèn)清了駐波比的本質(zhì)，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)駐波比實(shí)際上形容的是天線系統(tǒng)和發(fā)射機(jī)系統(tǒng)之間的阻抗匹配關(guān)系，而根據(jù)天線結(jié)構(gòu)的不同，并不是所有的優(yōu)秀天線的特征阻抗都是50歐姆。八木天線阻抗可以為28歐姆，而其他的一些天線阻抗則可能為幾百歐姆。如果直接接入發(fā)射機(jī)的話，其VSWR會(huì)非常高，但你不能稱其為“低效率天線”，而應(yīng)使用適當(dāng)?shù)淖杩蛊ヅ浞绞綄⑵渫咨破ヅ洹６瑯拥?，一個(gè)50歐姆的無感電阻接在饋線的末端能夠?qū)崿F(xiàn)1:1的完美匹配，但其輻射效率為0。

電壓駐波比(VSWR)是射頻技術(shù)中最常用的參數(shù)，用來衡量部件之間的匹配是否良好。當(dāng)業(yè)余無線電愛好者進(jìn)行聯(lián)絡(luò)時(shí)，當(dāng)然首先會(huì)想到測(cè)量一下天線系統(tǒng)的駐波比是否接近1:1， 如果接近1:1，當(dāng)然好。常常聽到這樣的問題：但如果不能達(dá)到1，會(huì)怎樣呢?駐波比小到幾，天線才算合格?為什么大小81這類老式的軍用電臺(tái)上沒有駐波表?

VSWR及標(biāo)稱阻抗

發(fā)射機(jī)與天線匹配的條件是兩者阻抗的電阻分量相同、感抗部分互相抵消。如果發(fā)射機(jī)的阻抗不同，要求天線的阻抗也不同。在電子管時(shí)代，一方面電子管本輸出阻抗高，另一方面低阻抗的同軸電纜還沒有得到推廣，流行的是特性阻抗為幾百歐的平行饋線，因此發(fā)射機(jī)的輸出阻抗多為幾百歐姆。而現(xiàn)代商品固態(tài)無線電通信機(jī)的天線標(biāo)稱阻抗則多為50歐姆，因此商品VSWR表也是按50歐姆設(shè)計(jì)標(biāo)度的。

如果你擁有一臺(tái)輸出阻抗為600歐姆的老電臺(tái)，那就大可不必費(fèi)心血用50歐姆的VSWR計(jì)來修理你的天線，因?yàn)槟菢臃炊鴰偷姑?。只要設(shè)法調(diào)到你的天線電流最大就可以了。

VSWR不是1時(shí)，比較VSWR的值沒有意義

正因?yàn)閂SWR除了1以外的數(shù)值不值得那么精確地認(rèn)定(除非有特殊需要)，所以多數(shù)VSWR表并沒有象電壓表、電阻表那樣認(rèn)真標(biāo)定，甚至很少有VSWR給出它的誤差等級(jí)數(shù)據(jù)。由于表內(nèi)射頻耦合元件的相頻特性和二極管非線性的影響，多數(shù)VSWR表在不同頻率、不同功率下的誤差并不均勻。

VSWR都=1不等于都是好天線

影響天線效果的最重要因素：諧振

讓我們用弦樂器的弦來加以說明。無論是提琴還是古箏，它的每一根弦在特定的長(zhǎng)度和張力下，都會(huì)有自己的固有頻率。當(dāng)弦以固有頻率振動(dòng)時(shí)，兩端被固定不能移動(dòng)，但振動(dòng)方向的張力最大。中間擺動(dòng)最大，但振動(dòng)張力最松弛。這相當(dāng)于自由諧振的總長(zhǎng)度為1/2波長(zhǎng)的天線，兩端沒有電流(電流波谷)而電壓幅度最大(電壓波腹)，中間電流最大(電流波腹)而相鄰兩點(diǎn)的電壓最小(電壓波谷)。

我們要使這根弦發(fā)出最強(qiáng)的聲音，一是所要的聲音只能是弦的固有頻率，二是驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的張力與擺幅之比要恰當(dāng)，即驅(qū)動(dòng)源要和弦上驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的阻抗相匹配。具體表現(xiàn)就是拉弦的琴弓或者彈撥的手指要選在弦的適當(dāng)位置上。我們?cè)趯?shí)際中不難發(fā)現(xiàn)，拉弓或者撥弦位置錯(cuò)誤會(huì)影響弦的發(fā)聲強(qiáng)度，但稍有不當(dāng)還不至于影響太多，而要發(fā)出與琴弦固有頻率不同的聲響卻是十分困難的，此時(shí)弦上各點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)十分復(fù)雜、混亂，即使振動(dòng)起來，各點(diǎn)對(duì)空氣的推動(dòng)不是齊心合力的，發(fā)聲效率很低。

天線也是同樣，要使天線發(fā)射的電磁場(chǎng)最強(qiáng)，一是發(fā)射頻率必須和天線的固有頻率相同，二是驅(qū)動(dòng)點(diǎn)要選在天線的適當(dāng)位置。如果驅(qū)動(dòng)點(diǎn)不恰當(dāng)而天線與信號(hào)頻率諧振，效果會(huì)略受影響，但是如果天線與信號(hào)頻率不諧振，則發(fā)射效率會(huì)大打折扣。

所以，在天線匹配需要做到的兩點(diǎn)中，諧振是最關(guān)鍵的因素。

在早期的發(fā)信機(jī)，例如介紹的71型報(bào)話機(jī)中，天線電路只用串聯(lián)電感、電容的辦法取得與工作頻率的嚴(yán)格諧振，而進(jìn)一步的阻抗配合是由線圈之間的固定耦合確定死的，在不同頻率下未必真正達(dá)到阻抗的嚴(yán)格匹配，但是實(shí)際效果證明只要諧振就足以好好工作了。

因此在沒有條件做到VSWR絕對(duì)為1時(shí)，業(yè)余電臺(tái)天線最重要的調(diào)整是使整個(gè)天線電路與工作頻率諧振。

天線的駐波比和天線系統(tǒng)的駐波比

天線的VSWR需要在天線的饋電端測(cè)量。但天線饋電點(diǎn)常常高懸在空中，我們只能在天線電纜的下端測(cè)量VSWR，這樣測(cè)量的是包括電纜的整個(gè)天線系統(tǒng)的VSWR。當(dāng)天線本身的阻抗確實(shí)為50歐姆純電阻、電纜的特性阻抗也確實(shí)是50歐姆時(shí)，測(cè)出的結(jié)果是正確的。

當(dāng)天線阻抗不是50歐姆時(shí)而電纜為50歐姆時(shí)，測(cè)出的VSWR值會(huì)嚴(yán)重受到天線長(zhǎng)度的影響，只有當(dāng)電纜的電器長(zhǎng)度正好為波長(zhǎng)的整倍數(shù)時(shí)、而且電纜損耗可以忽略不計(jì)時(shí)，電纜下端呈現(xiàn)的阻抗正好和天線的阻抗完全一樣。但即便電纜長(zhǎng)度是整倍波長(zhǎng)，但電纜有損耗，例如電纜較細(xì)、電纜的電氣長(zhǎng)度達(dá)到波長(zhǎng)的幾十倍以上，那么電纜下端測(cè)出的VSWR還是會(huì)比天線的實(shí)際VSWR低。

所以，測(cè)量VSWR時(shí)，尤其在UHF以上頻段，不要忽略電纜的影響。

不對(duì)稱天線

我們知道偶極天線每臂電氣長(zhǎng)度應(yīng)為1/4波長(zhǎng)。那么如果兩臂長(zhǎng)度不同，它的諧振波長(zhǎng)如何計(jì)算?是否會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)諧振點(diǎn)?

如果想清了上述琴弦的例子，答案就清楚了。系統(tǒng)總長(zhǎng)度不足3/4波長(zhǎng)的偶極天線(或者以地球、地網(wǎng)為鏡象的單臂天線)只有一個(gè)諧振頻率，取決于兩臂的總長(zhǎng)度。兩臂對(duì)稱，相當(dāng)于在阻抗最低點(diǎn)加以驅(qū)動(dòng)，得到的是最低的阻抗。兩臂長(zhǎng)度不等，相當(dāng)于把弓子偏近琴馬拉弦，費(fèi)的力不同，驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的阻抗比較高一些，但是諧振頻率仍舊是一個(gè)，由兩臂的總長(zhǎng)度決定。如果偏到極端，一臂加長(zhǎng)到1/2波長(zhǎng)而另一臂縮短到0，驅(qū)動(dòng)點(diǎn)阻抗增大到幾乎無窮大，則成為端饋天線，稱為無線電發(fā)展早期用在汽艇上的齊柏林天線和現(xiàn)代的1/2波長(zhǎng)R7000垂直天線，當(dāng)然這時(shí)必須增加必要的匹配電路才能連接到50歐姆的低阻抗發(fā)射機(jī)上。

偶極天線兩臂不對(duì)稱，或者兩臂周圍導(dǎo)電物體的影響不對(duì)稱，會(huì)使諧振時(shí)的阻抗變高。但只要總電氣長(zhǎng)度保持1/2波長(zhǎng)，不對(duì)稱不是十分嚴(yán)重，那么雖然特性阻抗會(huì)變高，一定程度上影響VSWR，但是實(shí)際發(fā)射效果還不至于有十分明顯的惡化。

QRPer不必苛求VSWR

當(dāng)VSWR過高時(shí)，主要是天線系統(tǒng)不諧振時(shí)，因而阻抗存在很大電抗分量時(shí)，發(fā)射機(jī)末級(jí)器件可能需要承受較大的瞬間過電壓。早期技術(shù)不很成熟時(shí)，高VSWR容易造成射頻末級(jí)功率器件的損壞。因此，將VSWR控制在較低的數(shù)值，例如3以內(nèi)，是必要的。

現(xiàn)在有些設(shè)備具有比較完備的高VSWR保護(hù)，當(dāng)在線測(cè)量到的VSWR過高時(shí)，會(huì)自動(dòng)降低驅(qū)動(dòng)功率，所以燒末級(jí)的危險(xiǎn)比20年以前降低了很多。但是仍然不要大意。

不過對(duì)于QRP玩家講來，末級(jí)功率有時(shí)小到幾乎沒有燒末級(jí)的可能性。移動(dòng)運(yùn)用時(shí)要將便攜的臨時(shí)天線調(diào)到VSWR=1卻因?yàn)榄h(huán)境的變幻而要絞盡腦汁。這時(shí)不必太喪氣。1988-1989年筆者為BY1PK試驗(yàn)4W的CW/QRP，使用長(zhǎng)度不足1.5米的三樓窗簾鐵絲和長(zhǎng)度為1.5米左右的塑料線做饋線，用串并電容的辦法調(diào)到天線電流最大，測(cè)得VSWR為無窮大，卻也聯(lián)到了JA、VK、U9、OH等電臺(tái)。后來做了一個(gè)小天調(diào)，把VSWR調(diào)到1，但對(duì)比試驗(yàn)中遠(yuǎn)方友臺(tái)報(bào)告說，VSWR的極大變化并沒有給信號(hào)帶來什么改進(jìn)，好像信號(hào)還變?nèi)趿诵?，可能本來就微弱的信?hào)被天調(diào)的損耗又吃掉了一些吧。

總之，VSWR道理多多。既然有了業(yè)余電臺(tái)，總是免不了和VSWR打交道，不妨多觀察、積累、交流各自的心得吧。

天線系統(tǒng)和輸出阻抗為50歐的發(fā)信機(jī)的匹配條件是天線系統(tǒng)阻抗為50歐純電阻。要滿足這個(gè)條件，需要做到兩點(diǎn)：

第一，天線電路與工作頻率諧振(否則天線阻抗就不是純電阻);

第二，選擇適當(dāng)?shù)酿侂婞c(diǎn)。

一些國(guó)外雜志文章在介紹天線時(shí)經(jīng)常給出VSWR的曲線。有時(shí)會(huì)因此產(chǎn)生一種錯(cuò)覺，只要VSWR=1，總會(huì)是好天線。其實(shí)，VSWR=1只能說明發(fā)射機(jī)的能量可以有效地傳輸?shù)教炀€系統(tǒng)。但是這些能量是否能有效地輻射到空間，那是另一個(gè)問題。一副按理論長(zhǎng)度作制作的偶極天線，和一副長(zhǎng)度只有1/20的縮短型天線，只要采取適當(dāng)措施，它們都可能做到VSWR=1，但發(fā)射效果肯定大相徑庭，不能同日而語(yǔ)。做為極端例子，一個(gè)50歐姆的電阻，它的VSWR十分理想地等于1，但是它的發(fā)射效率是0。

而如果VSWR不等于1，譬如說等于4，那么可能性會(huì)有很多：天線感性失諧，天線容性失諧，天線諧振但是饋電點(diǎn)不對(duì)，等等。在阻抗園圖上，每一個(gè)VSWR 數(shù)值都是一個(gè)園，擁有無窮多個(gè)點(diǎn)。也就是說，VSWR數(shù)值相同時(shí)，天線系統(tǒng)的狀態(tài)有很多種可能性，因此兩根天線之間僅用VSWR數(shù)值來做簡(jiǎn)單的互相比較沒有太嚴(yán)格的意義。 天線VSWR=1說明天線系統(tǒng)和發(fā)信機(jī)滿足匹配條件，發(fā)信機(jī)的能量可以最有效地輸送到天線上，匹配的情況只有這一種。

駐波比全稱為電壓駐波比，又名VSWR和SWR，為英文Voltage Standing Wave Ratio的簡(jiǎn)寫。指駐波波腹電壓與波谷電壓幅度之比，又稱為駐波系數(shù)、駐波比。駐波比等于1時(shí)，表示饋線和天線的阻抗完全匹配，此時(shí)高頻能量全部被天線輻射出去，沒有能量的反射損耗;駐波比為無窮大時(shí)，表示全反射，能量完全沒有輻射出去。

駐波比就是一個(gè)數(shù)值，用來表示天線和電波發(fā)射臺(tái)是否匹配。如果 SWR 的值等于1， 則表示發(fā)射傳輸給天線的電波沒有任何反射，全部發(fā)射出去，這是最理想的情況。如果SWR 值大于1， 則表示有一部分電波被反射回來，最終變成熱量，使得饋線升溫。被反射的電波在發(fā)射臺(tái)輸出口也可產(chǎn)生相當(dāng)高的電壓，有可能損壞發(fā)射臺(tái)。

天線駐波比的意義表示天饋線與基站(收發(fā)信機(jī))匹配程度的指標(biāo)。

駐波比的定義：

VSWR=Umax/Umin

Umax——饋線上波腹電壓;

Umin——饋線上波谷電壓。

駐波比的產(chǎn)生，是由于入射波能量傳輸?shù)教炀€輸入端B未被全部吸收(輻射)、產(chǎn)生反射波，迭加而形成的。

VSWR越大，反射越大，匹配越差。

那么，駐波比差，到底有哪些壞處?在工程上可以接受的駐波比是多少?一個(gè)適當(dāng)?shù)鸟v波比指標(biāo)是要在損失能量的數(shù)量與制造成本之間進(jìn)行折中權(quán)衡的。

⑴ VSWR>1，說明輸進(jìn)天線的功率有一部分被反射回來，從而降低了天線的輻射功率;

⑵ 增大了饋線的損耗。7/8"電纜損耗4dB/100m，是在VSWR=1(全匹配)情況下測(cè)的;有了反射功率，就增大了能量損耗，從而降低了饋線向天線的輸入功率;

⑶ 在饋線輸入端A，失配嚴(yán)重時(shí)，發(fā)射機(jī)T的輸出功率達(dá)不到設(shè)計(jì)額定值。但是，現(xiàn)代發(fā)射機(jī)輸出功率允許在一定失配情況下如(VSWR<1.7或2.0)達(dá)到額定功率。

駐波比與反射功率的關(guān)系如下。

可見，不一定追求1.1以下的駐波比，一般1.5一下也足夠了，96%的都發(fā)射出去了。

駐波比 反射率

1.0 0.00%

1.1 0.23%

1.2 0.83%

1.3 1.70%

1.5 4.00%

1.7 6.72%

1.8 8.16%

2.0 11.11%

2.5 18.37%

3.0 25.00%

4.0 36.00%

5.0 44.44%

7.0 56.25%

10 66.94%

15 76.56%

20 81.86%

VSWR及標(biāo)稱阻抗

發(fā)射機(jī)與天線匹配的條件是兩者阻抗的電阻分量相同、感抗部分互相抵消。如果發(fā)射機(jī)的阻抗不同，要求天線的阻抗也不同。在電子管時(shí)代，一方面電子管本輸出阻抗高，另一方面低阻抗的同軸電纜還沒有得到推廣，流行的是特性阻抗為幾百歐的平行饋線，因此發(fā)射機(jī)的輸出阻抗多為幾百歐姆。而現(xiàn)代商品固態(tài)無線電通信機(jī)的天線標(biāo)稱阻抗則多為50歐姆，因此商品VSWR表也是按50歐姆設(shè)計(jì)標(biāo)度的。

如果你擁有一臺(tái)輸出阻抗為600歐姆的老電臺(tái)，那就大可不必費(fèi)心血用50歐姆的VSWR計(jì)來修理你的天線，因?yàn)槟菢臃炊鴰偷姑?。只要設(shè)法調(diào)到你的天線電流最大就可以了。

VSWR不是1時(shí)，比較VSWR的值沒有意義

正因?yàn)閂SWR除了1以外的數(shù)值不值得那么精確地認(rèn)定(除非有特殊需要)，所以多數(shù)VSWR表并沒有象電壓表、電阻表那樣認(rèn)真標(biāo)定，甚至很少有VSWR給出它的誤差等級(jí)數(shù)據(jù)。由于表內(nèi)射頻耦合元件的相頻特性和二極管非線性的影響，多數(shù)VSWR表在不同頻率、不同功率下的誤差并不均勻。

VSWR都=1不等于都是好天線

影響天線效果的最重要因素：諧振

讓我們用弦樂器的弦來加以說明。無論是提琴還是古箏，它的每一根弦在特定的長(zhǎng)度和張力下，都會(huì)有自己的固有頻率。當(dāng)弦以固有頻率振動(dòng)時(shí)，兩端被固定不能移動(dòng)，但振動(dòng)方向的張力最大。中間擺動(dòng)最大，但振動(dòng)張力最松弛。這相當(dāng)于自由諧振的總長(zhǎng)度為1/2波長(zhǎng)的天線，兩端沒有電流(電流波谷)而電壓幅度最大(電壓波腹)，中間電流最大(電流波腹)而相鄰兩點(diǎn)的電壓最小(電壓波谷)。

我們要使這根弦發(fā)出最強(qiáng)的聲音，一是所要的聲音只能是弦的固有頻率，二是驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的張力與擺幅之比要恰當(dāng)，即驅(qū)動(dòng)源要和弦上驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的阻抗相匹配。具體表現(xiàn)就是拉弦的琴弓或者彈撥的手指要選在弦的適當(dāng)位置上。我們?cè)趯?shí)際中不難發(fā)現(xiàn)，拉弓或者撥弦位置錯(cuò)誤會(huì)影響弦的發(fā)聲強(qiáng)度，但稍有不當(dāng)還不至于影響太多，而要發(fā)出與琴弦固有頻率不同的聲響卻是十分困難的，此時(shí)弦上各點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)十分復(fù)雜、混亂，即使振動(dòng)起來，各點(diǎn)對(duì)空氣的推動(dòng)不是齊心合力的，發(fā)聲效率很低。

天線也是同樣，要使天線發(fā)射的電磁場(chǎng)最強(qiáng)，一是發(fā)射頻率必須和天線的固有頻率相同，二是驅(qū)動(dòng)點(diǎn)要選在天線的適當(dāng)位置。如果驅(qū)動(dòng)點(diǎn)不恰當(dāng)而天線與信號(hào)頻率諧振，效果會(huì)略受影響，但是如果天線與信號(hào)頻率不諧振，則發(fā)射效率會(huì)大打折扣。

所以，在天線匹配需要做到的兩點(diǎn)中，諧振是最關(guān)鍵的因素。

在早期的發(fā)信機(jī)，例如本期介紹的71型報(bào)話機(jī)中，天線電路只用串聯(lián)電感、電容的辦法取得與工作頻率的嚴(yán)格諧振，而進(jìn)一步的阻抗配合是由線圈之間的固定耦合確定死的，在不同頻率下未必真正達(dá)到阻抗的嚴(yán)格匹配，但是實(shí)際效果證明只要諧振就足以好好工作了。

因此在沒有條件做到VSWR絕對(duì)為1時(shí)，業(yè)余電臺(tái)天線最重要的調(diào)整是使整個(gè)天線電路與工作頻率諧振。

駐波比(VSWR)用來檢測(cè)天饋線系統(tǒng)、射頻接頭以及所有的連接到基站的射頻設(shè)備的工作狀態(tài)。VSWR過高會(huì)導(dǎo)致掉話、高誤碼率，而且由此引入的發(fā)射/接受功率的衰減會(huì)導(dǎo)致小區(qū)覆蓋半徑縮小。

只有負(fù)載阻抗與信號(hào)源阻抗完全匹配，才能最大化地把信號(hào)從信號(hào)源傳送到負(fù)載。對(duì)于基站系統(tǒng)，信號(hào)源就是發(fā)射機(jī)，負(fù)載就是天饋線子系統(tǒng)，天饋線子系統(tǒng)包括天線、饋線、射頻連接頭以及避雷器等附屬設(shè)備。如果負(fù)載和信號(hào)源不能做到完全匹配，部分信號(hào)就會(huì)反射回信號(hào)源，這是我們所不希望的，這時(shí)就會(huì)產(chǎn)生前向波和反向波，這兩個(gè)信號(hào)組合在一起就形成了駐波。駐波比(VSWR)是指駐波的最大電平和最小電平的比值，它的大小從1:1(完全匹配)到∞。

圖 由于阻抗不完全匹配導(dǎo)致的反向波的產(chǎn)生

我們可以通過反射系數(shù)?；蛘呋夭〒p耗RL計(jì)算出VSWR，在這里我們列出了反射系數(shù)Γ 、回波損耗RL以及VSWR的計(jì)算公式：

其中，

Z為輸出阻抗

Z0為輸入阻抗

Pfoward為前向功率

Preflected為反向功率

可接受的VSWR范圍

由于我們無法做到100%的負(fù)載和信號(hào)源阻抗匹配，總會(huì)有部分信號(hào)不可避免地被天線反射回來，所以需要確定一個(gè)VSWR范圍作為衡量可接受的VSWR的標(biāo)準(zhǔn)。通常我們把1.13:1 – 1.38:1 作為VSWR衡量標(biāo)準(zhǔn)。另外，回波損耗也可以作為一種衡量標(biāo)準(zhǔn)，前向功率與反向功率的比值就是回波損耗，如果已知40dBm的前向功率和20dBm的反向功率，那么我們可以計(jì)算出回波損耗是20dB，如果已知基站的輸出功率是20W、回波損耗是16dB，那么我們可以計(jì)算出反射功率是0.5W。通常我們把16 –24dB作為回波損耗的衡量標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)發(fā)射機(jī)到天線的發(fā)射通路上出現(xiàn)嚴(yán)重故障，會(huì)產(chǎn)生很低的回波損耗，比如射頻接頭松動(dòng)、天線故障、饋線損壞、避雷器擊穿以及濾波器/耦合器損壞，等等。這種嚴(yán)重的VSWR故障將會(huì)導(dǎo)致掉話、誤碼率升高以及小區(qū)覆蓋半徑變小等故障。

從功率的角度看駐波比

若以功率的觀點(diǎn)來看，駐波比可以表示為：SWR = (√Po + √Pr)/(√Po - √Pr)

Po：進(jìn)入天線系統(tǒng)的功率

Pr：從天線系統(tǒng)反射回來的功率

經(jīng)過運(yùn)算SWR 與 Pr/Po (反射功率百分比)的關(guān)系如下：Pr/Po = [(SWR-1)/(SWR+1)]^2

其實(shí)駐波比測(cè)試儀基本上就是功率表，它可以量測(cè)輸入功率及反射功率

什么叫駐波?

兩列振幅相同的相干波在同一直線上沿相反方向傳播時(shí)互相疊加而成的波，稱為駐波。

特點(diǎn)：波谷和波峰保持不動(dòng)，波形不向前傳播，僅在平衡位置振動(dòng);波形在空間不移動(dòng)。

一般在傳輸線上的電磁波由行波(向前傳輸?shù)牟?和反射波構(gòu)成,駐波比就是反映波停留的狀態(tài),如駐波比越大,波就越停留在原地,如果駐波比無窮大,就代表波是停留在原地.相反地,駐波比的倒數(shù)可以定義為行波系數(shù),它表示波行進(jìn)的狀態(tài),行波系數(shù)越大,代表波越向前行進(jìn)。

什么叫匹配?

移動(dòng)通信系統(tǒng)中，發(fā)射機(jī)、天線、饋線、射頻連接頭以及避雷器等附屬設(shè)備需要用電纜和接插件把這些設(shè)備部件連接起來，只有正確連接，方可保證設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常。在一般情況下，人們往往都更注重天線的方向、仰角、極化、頻率的選取等步驟，安裝調(diào)試步驟中往往忽視設(shè)備之間的連接，這些設(shè)備部件連接時(shí)從始至終都應(yīng)遵循“匹配”這一條原則。

“匹配”，從功率的角度出發(fā)意味著最大的輸出功率，即在供電電路中使負(fù)載阻抗等于電源內(nèi)阻抗的共軛值(電阻相等，電抗大小相等，符號(hào)相反)，稱作“匹配”。匹配的目的在于得到最大的輸出功率。 從傳輸線的角度出發(fā)意味著無損耗傳輸，即在應(yīng)用于傳輸線時(shí)，使負(fù)載阻抗等于傳輸線的特性阻抗，稱作“匹配”。匹配的目的是消除負(fù)載引起的反射，避免發(fā)生駐波，使負(fù)載獲取最大功率。

在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，諸多的地方需要匹配。接收天線必須同發(fā)射天線有相同的極化，且旋向相同，以實(shí)現(xiàn)極化匹配接收全部能量。凡是饋線連接的各個(gè)部位及各部件間的連接都需要達(dá)到匹配。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中只要有不匹配的地方出現(xiàn)，使信號(hào)在部件中間、饋線間產(chǎn)生反射，從而使信號(hào)質(zhì)量下降、噪聲增加。因此對(duì)安裝調(diào)試使用者而言，需要規(guī)規(guī)矩矩的做好每一步，確保系統(tǒng)匹配。

審核編輯：湯梓紅