
【电】 voltage standing-wave ratio
电压驻波比(Voltage Standing Wave Ratio, VSWR)是描述射频传输系统中阻抗匹配程度的关键参数,其定义为传输线上驻波电压最大值与最小值的比值。当电磁波在传输线中传播时,若负载阻抗与传输线特性阻抗不匹配,部分能量会反射回信号源,形成驻波现象。VSWR的数学表达式为:
$$ VSWR = frac{V{text{max}}}{V{text{min}}} = frac{1 + |Gamma|}{1 - |Gamma|} $$
其中,(Gamma)为反射系数,与负载阻抗(Z_L)和传输线特性阻抗(Z_0)的关系为(Gamma = frac{Z_L - Z_0}{Z_L + Z_0})。理想匹配状态下((Z_L = Z_0)),VSWR为1:1,此时无反射波;随着失配程度增加,VSWR值增大,系统能量损耗加剧。
在工程实践中,VSWR的测量对天线设计、微波电路优化及通信系统稳定性评估至关重要。例如,蜂窝基站天线的典型VSWR要求需小于1.5:1,以避免信号失真和功率损失(参考《IEEE天线与传播标准》)。此外,美国国家标准技术研究院(NIST)的研究表明,VSWR超过3:1会导致射频功率放大器效率下降超过50%(来源:NIST射频测量技术手册)。
电压驻波比(VSWR)是射频工程中衡量阻抗匹配的关键参数,其详细解释如下:
电压驻波比定义为传输线上驻波的波腹电压最大值(Vₘₐₓ)与波节电压最小值(Vₘᵢₙ)的比值。当阻抗完全匹配时,入射波无反射,驻波比为1;当全反射时(如终端短路或开路),驻波比为无穷大,形成纯驻波。
VSWR表达式:
$$
text{VSWR} = frac{V{text{max}}}{V{text{min}}}
$$
通过反射系数(Γ)可转换为:
$$
text{VSWR} = frac{1 + |Gamma|}{1 - |Gamma|}
$$
其中反射系数Γ为反射波与入射波的电压比。
与S参数的关系:
输入/输出端口的VSWR分别与S11、S22相关:
$$
text{输入端口 } S{text{in}} = frac{1 + |S{11}|}{1 - |S{11}|}, quad text{输出端口 } S{text{out}} = frac{1 + |S{22}|}{1 - |S{22}|}
$$
。
通过调整组件间阻抗(如使用阻抗匹配网络)可降低VSWR,减少能量反射。
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