
【電】 voltage standing-wave ratio
電壓駐波比(Voltage Standing Wave Ratio, VSWR)是描述射頻傳輸系統中阻抗匹配程度的關鍵參數,其定義為傳輸線上駐波電壓最大值與最小值的比值。當電磁波在傳輸線中傳播時,若負載阻抗與傳輸線特性阻抗不匹配,部分能量會反射回信號源,形成駐波現象。VSWR的數學表達式為:
$$ VSWR = frac{V{text{max}}}{V{text{min}}} = frac{1 + |Gamma|}{1 - |Gamma|} $$
其中,(Gamma)為反射系數,與負載阻抗(Z_L)和傳輸線特性阻抗(Z_0)的關系為(Gamma = frac{Z_L - Z_0}{Z_L + Z_0})。理想匹配狀态下((Z_L = Z_0)),VSWR為1:1,此時無反射波;隨着失配程度增加,VSWR值增大,系統能量損耗加劇。
在工程實踐中,VSWR的測量對天線設計、微波電路優化及通信系統穩定性評估至關重要。例如,蜂窩基站天線的典型VSWR要求需小于1.5:1,以避免信號失真和功率損失(參考《IEEE天線與傳播标準》)。此外,美國國家标準技術研究院(NIST)的研究表明,VSWR超過3:1會導緻射頻功率放大器效率下降超過50%(來源:NIST射頻測量技術手冊)。
電壓駐波比(VSWR)是射頻工程中衡量阻抗匹配的關鍵參數,其詳細解釋如下:
電壓駐波比定義為傳輸線上駐波的波腹電壓最大值(Vₘₐₓ)與波節電壓最小值(Vₘᵢₙ)的比值。當阻抗完全匹配時,入射波無反射,駐波比為1;當全反射時(如終端短路或開路),駐波比為無窮大,形成純駐波。
VSWR表達式:
$$
text{VSWR} = frac{V{text{max}}}{V{text{min}}}
$$
通過反射系數(Γ)可轉換為:
$$
text{VSWR} = frac{1 + |Gamma|}{1 - |Gamma|}
$$
其中反射系數Γ為反射波與入射波的電壓比。
與S參數的關系:
輸入/輸出端口的VSWR分别與S11、S22相關:
$$
text{輸入端口 } S{text{in}} = frac{1 + |S{11}|}{1 - |S{11}|}, quad text{輸出端口 } S{text{out}} = frac{1 + |S{22}|}{1 - |S{22}|}
$$
。
通過調整組件間阻抗(如使用阻抗匹配網絡)可降低VSWR,減少能量反射。
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