För att en radio (sändare eller mottagare) ska leverera ström till en antennmåste radio- och överföringsledningens impedans vara väl anpassad till antenns impedans. Parametern VSWR är ett mått som numeriskt beskriver hur väl antennen är impedansanpassad med den radio eller överföringsledning den är ansluten till.

VSWR står för Spänningsställande vågförhållandeoch kallas också Standing Wave Ratio (SWR). VSWR är en funktion av reflektionskoefficienten, som beskriver effekten som reflekteras från antennen. Om reflektionskoefficienten ges av .

Reflektionskoefficienten är också känd som s11 eller returförlust. Se vswr-tabellen nedan för att se en numerisk mappning mellan reflekterad effekt, s11 och VSWR. Om du inte vill gå igenom komplicerade ekvationer för att förstå förhållandet mellan VSWR, mismatch loss, s11 / gamma och vill att en miniräknare ska göra det åt dig, kolla in vår VSWR-miniräknarsida så gör vi VSWR-omvandlingen för du.

VSWR är alltid ett riktigt och positivt tal för antenner. Ju mindre VSWR är, desto bättre matchas antennen till överföringsledningen och desto mer kraft levereras till antennen. Minsta VSWR är 1.0. I detta fall reflekteras ingen ström från antennen, vilket är perfekt.

Ofta måste antenner uppfylla ett bandbreddskrav som ges i termer av VSWR. Till exempel kan en antenn hävda att den arbetar från 100-200 MHz med VSWR <3. Detta innebär att VSWR är mindre än 3.0 över det angivna frekvensområdet. Denna VSWR-specifikation innebär också att reflektionskoefficienten är mindre än 0.5 (dvs. reflektionskoefficient <0.5) över det angivna frekvensområdet.

Fysisk betydelse av VSWR

VSWR bestäms av den spänning som mäts längs en överföringsledning som leder till en antenn. VSWR är förhållandet mellan toppamplituden för en stående våg och den minimala amplituden för en stående våg, vilket framgår av följande figur:

I industrin uttalas VSWR ibland för "viz-wer"

När en antenn inte är anpassad till mottagaren reflekteras effekten (så att reflektionskoefficienten inte är noll). Detta orsakar en "reflekterad spänningsvåg", som skapar stående vågor längs överföringsledningen. Resultatet är topparna och dalarna som visas i figur 1. Om VSWR = 1.0 skulle det inte finnas någon reflekterad effekt och spänningen skulle ha en konstant storlek längs överföringsledningen.

VSWR, Reflected Power och s11

Är en VSWR på 3 dålig? Hur dåligt är en VSWR på 12? Det finns inga hårda regler. I det här avsnittet försöker vi sätta VSWR-numret i sitt sammanhang. Nedan visas en tabell som visar förhållandet mellan VSWR, total reflekterad effekt och (även känd som s11) och total reflekterad effekt. Observera att den reflekterade effekten helt enkelt är reflektionskoefficienten i kvadrat.

I ovanstående tabell har en VSWR på 4 36% av strömmen som levereras av mottagaren reflekterad från antennen (64% av effekten levereras till antennen). Observera att en reflekterad effekt på 0 dB anger att all effekt reflekteras (100%), medan -10 dB indikerar 10% av effekten reflekteras. Om all kraft reflekteras skulle VSWR vara oändlig.

Observera att VSWR är en mycket icke-linjär funktion av reflektionskoefficienten. Det vill säga det finns mycket liten skillnad i reflekterad effekt när VSWR ökar från 9 till 10; det finns dock en 11% förändring i reflekterad effekt när VSWR ändras från 1 till 2.

I allmänhet, om VSWR är under 2 anses antennmatchen vara mycket bra och lite skulle uppnås genom impedansmatchning. När VSWR ökar finns det två huvudsakliga negativ. Det första är uppenbart: mer kraft reflekteras från antennen och sänds därför inte. Ett annat problem uppstår dock. När VSWR ökar reflekteras mer kraft till radion som sänder. Stora mängder reflekterad effekt kan skada radion. Dessutom har radioapparater problem med att sända rätt informationsbitar när antennen är dåligt matchad (detta definieras numeriskt i termer av ett annat mått, EVM - Error Vector Magnitude).

VSWR-specifikationer för antenner

Ofta inom industrin screenas antenner (pass / fail-kriterier) baserat på VSWR-specifikationer (VSWR-specifikationer). Detta är en metod för att mäta antennerna passivt för att avgöra om de är korrekt inställda på ett snabbt sätt. Antennen mäts med en nätverksanalysator och VSWR registreras som en funktion av frekvensen. Som ett exempel kan du överväga den här situationen där VSWR på 5 antenner mäts och ritas, tillsammans med fyra linjer som representerar VSWR-specifikationerna för denna antenn (i blått):

VSWR-specifikationerna i figur 2 definieras av:

(1) VSWR <3.8 för 825MHz <f <910 MHz

(2) VSWR> 4.0 för 1200 MHz <f <1400 MHz

(3) VSWR> 3.0 vid f = 1.7 GHz, linjärt reducerad till VSWR> 2.0 vid f = 1.8 GHz

(4) VSWR <3.0 för 1860MHz <f <2000 MHz

I figur 2 skulle den röda VSWR-kurvantennen misslyckas med den andra specifikationen och den ljusblå VSWR-kurvantennen skulle (marginellt) misslyckas med den fjärde specifikationen. Detta illustreras i figur 3:

Att ställa in VSWR-specifikationer är ett lite knepigt jobb för antenningenjörer. Tanken är att misslyckas med avvikelserna (avstängda antenner eller antenner med trasiga kontakter etc.). Det är emellertid svårt i praktiken att bestämma vad den acceptabla variansen är, särskilt i industrier med hög volym där en stram specifikation kan misslyckas med tusentals bra antenner.

Observera att VSWR är ett mått på hur mycket ström som levereras till en antenn. Detta betyder inte att antennen strålar ut all effekt den får. Därför mäter VSWR potentialen för strålning. En låg VSWR innebär att antennen är väl matchad men betyder inte nödvändigtvis att den levererade effekten också strålas ut. En anekoisk kammare eller annat utstrålat antenntest krävs för att bestämma den utstrålade effekten. VSWR ensam räcker inte för att fastställa att en antenn fungerar som den ska.

VSWR kan också mätas i Smith Chart. VSWR är bara en skalär mätning, medan Smith-diagrammet visar både storlek och fas. Se Smith Chart-sidan för mer information.

Du kanske också gillar:

Vad är VSWR: Voltage Standing Wave Ratio

Vad är VSWR och returförlust?

Hur man använder en VSWR Meter

Föregående:Hur man utvidgar tvåvägsradioområdet

Nästa:Vad står RDS för?