駐波比


回波損耗,反射系數,電壓駐波比, S11這幾個參數在射頻微波應用中經常會碰到他們各自的含義如下:
回波損耗(Return Loss):  反射功率/入射功率dB數值
反射系數(Г):  反射電壓/入射電壓為標量
電壓駐波比(Voltage Standing Wave Ration): 波腹電壓/波節電壓,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∞。


S
參數:

S11為輸入反射系數,也就是輸入回波損耗。表示在port 1量反射損失(return loss),值越接近0越好(越低越好 ,一般-25~-40dB),表示傳遞過程反射(reflection)越小。

S22為輸出反射系數,也就是輸出回波損耗。表示訊號從port 1傳遞到port 2過程的饋入損失(insertion loss),值越接近1越好(0dB),表示傳遞過程損失(loss)越小。

S12為反向傳輸系數,也就是隔離。

S21為正向傳輸系數,也就是增益。

四者的關系:
VSWR=(1+Г)/(1-Г)            (1)
S11=20lg(Г)                      (2)
RL=-S11                           (3)

RL=20*log10[(VSWR+1)/(VSWR-1)]
以上各參數的定義與測量都有一個前提,就是其它各端口都要匹配。這些參數的共同點:他們都是描述阻抗匹配好壞程度的參數。其中,S11實際上就是反射系數Г,只不過它特指一個網絡1號端口的反射系數。反射系數描述的是入射電壓和反射電壓之間的比值,而回波損耗是從功率的角度來看待問題。而電壓駐波的原始定義與傳輸線有關,將兩個網絡連接在一起,雖然我們能計算出連接之后的電壓駐波比的值,但實際上如果這里沒有傳輸線,根本不會存在駐波。我們實際上可以認為電壓駐波比實際上是反射系數的另一種表達方式,至於用哪一個參數來進行描述,取決於怎樣方便,以及習慣如何。

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互相疊加而成的波,稱為駐波。
特點:波谷和波峰保持不動,波形不向前傳播,僅在平衡位置振動;波形在空間不移動。


一般在傳輸線上的電磁波由行波(向前傳輸的波)和反射波構成,駐波比就是反映波停留的狀態,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,駐波比的倒數可以定義為行波系數,它表示波行進的狀態,行波系數越大,代表波越向前行進。

從功率的角度看駐波比
若以功率的觀點來看,駐波比可以表示為:SWR = (√Po + √Pr)/(√Po - √Pr)
Po:進入天線系統的功率
Pr:從天線系統反射回來的功率
經過運算SWR 與 Pr/Po (反射功率百分比)的關系如下:Pr/Po = [(SWR-1)/(SWR+1)]^2
其實駐波比測試儀基本上就是功率表,它可以量測輸入功率及反射功率

什么叫匹配?
“匹配”,從功率的角度出發意味着最大的輸出功率,即在供電電路中使負載阻抗等於電源內阻抗的共軛值(電阻相等,電抗大小相等,符號相反),稱作“匹配”。匹配的目的在於得到最大的輸出功率。 從傳輸線的角度出發意味着無損耗傳輸,即在應用於傳輸線時,使負載阻抗等於傳輸線的特性阻抗,稱作“匹配”。匹配的目的是消除負載引起的反射,避免發生駐波,使負載獲取最大功率。


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