駐波比（SWR）科普

電壓駐波比是射頻領(lǐng)域中一個(gè)重要的參數(shù)，用于衡量傳輸線與天線的匹配程度。駐波比反映了傳輸線上波的反射情況，當(dāng)駐波比等于1時(shí)，表示饋線和天線的阻抗完全匹配，能量全部被天線輻射出去，沒有能量反射。簡(jiǎn)單來說，駐波比（Standing Wave Ratio，簡(jiǎn)稱SWR，通常指電壓駐波比VSWR）是衡量射頻（RF）傳輸系統(tǒng)（如天線、電纜、發(fā)射機(jī)）中阻抗匹配程度的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。它告訴我們：你發(fā)送出去的能量，有多少被高效地輻射出去了，又有多少因?yàn)椤芭霰凇北环瓷淞嘶貋?。駐波比越大，表示信號(hào)反射程度越高，匹配越差，可能導(dǎo)致信號(hào)強(qiáng)度損失，進(jìn)而影響通信質(zhì)量。通過測(cè)量駐波比，可以及時(shí)了解系統(tǒng)的工作狀態(tài)，針對(duì)性地進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。過高的駐波比可能導(dǎo)致天線或發(fā)射臺(tái)損壞，因?yàn)榉瓷涞碾姴赡墚a(chǎn)生高電壓。駐波比與回波損耗（Return Loss）是衡量信號(hào)傳輸質(zhì)量的兩個(gè)重要指標(biāo)，它們共同反映了信號(hào)在傳輸過程中的反射情況。測(cè)試電壓駐波比通常使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（VNA），通過校準(zhǔn)和設(shè)置合適的輸出信號(hào)大小，可以準(zhǔn)確測(cè)量輸入電壓駐波比！早期駐波比要求的線材主要用于Notebook，移動(dòng)電話，GPS，量測(cè)儀器，藍(lán)牙技術(shù)等，目前的應(yīng)用開始往消費(fèi)電子周邊延展。

駐波比的物理學(xué)中的定義

電壓駐波比為英文Voltage Standing Wave Ratio的簡(jiǎn)寫；是指反射波比入射波疊加結(jié)果在線纜上形成駐波，造成射線各點(diǎn)的電壓和電流的振幅不同，以Z/2的週期變化，我們定義相鄰的波峰點(diǎn)與波谷點(diǎn)的電壓振幅之比，稱之為電壓駐波比“VSWR”，一般我們用NA來量測(cè)。應(yīng)用在線纜上面非書本上的定義來說，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。

駐波比是一個(gè)比值，通常寫成 。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。

駐波比數(shù)值

匹配情況

含義

1.0 : 1完美匹配

理想狀態(tài)。所有能量都傳輸過去了，零反射。

1.1 - 1.5優(yōu)秀

極佳的性能，損耗微乎其微。

1.5 - 2.0合格/良好

大多數(shù)無線電通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)要求，可以接受。

較差

損耗開始顯著，可能影響通信距離。

> 3.0危險(xiǎn)

大量能量反射回發(fā)射機(jī)，可能導(dǎo)致設(shè)備過熱甚至燒毀功率管。

駐波比于線纜上面應(yīng)用的定義

駐波比可以說就是一個(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).如果你對(duì)背后的公式感興趣，駐波比定義為傳輸線上電壓最大值與電壓最小值之比：

其中 （Gamma）是反射系數(shù)，這只是理論上的計(jì)算公式。

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。

負(fù)載等于參考電壓駐波比=1，測(cè)試圖形（駐波比）

為什么線纜會(huì)有駐波比的概率和如何改善？

當(dāng)信號(hào)在傳輸線上傳播的時(shí)候,由于生產(chǎn)制造制程不穩(wěn)定因素的影響,信號(hào)在阻抗不均勻的地方會(huì)形成反射,這時(shí)傳輸線上會(huì)同時(shí)存在反射波和入射波,在入射波和反射波相位相同的地方電壓振幅相加為最大電壓振幅Vmax,而在入射波與反射波相位相反的地方電壓振幅相減為最小電壓振幅Vmin,最大電壓振幅Vmax與最小電壓振幅Vmin的比值就稱為電壓駐波比。

理論上的計(jì)算公式

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)。

由于我們無法做到100%的負(fù)載和信號(hào)源阻抗匹配，導(dǎo)體或者芯線沒辦法保證完全沒有公差OD的差異，所以總會(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)。一句話總結(jié)：駐波比越接近1.0，說明你的天線系統(tǒng)匹配得越好，能量浪費(fèi)越少，設(shè)備越安全。

駐波比的改善方式

應(yīng)用在實(shí)際Cable生產(chǎn)上的參數(shù)特性及舉例說明（制程參數(shù)的影響因數(shù)）

導(dǎo)體OD的穩(wěn)定性和光潔度

芯線OD的穩(wěn)定性及同心度的大小

對(duì)絞節(jié)距的穩(wěn)定性,絞距過小,導(dǎo)致導(dǎo)體變形引起阻抗波動(dòng).

機(jī)臺(tái)的不穩(wěn)定性,引起阻抗不穩(wěn)定

導(dǎo)體均勻性﹑絕緣均勻性﹑發(fā)泡度均勻性﹑結(jié)構(gòu)尺寸均勻性

1) 導(dǎo)體直徑不均勻﹑導(dǎo)體有彎﹑導(dǎo)體不圓﹔

2) 絕緣芯線偏心﹑橢圓﹑線徑不均勻﹔

3) 發(fā)泡度不均勻﹔

4) 編織與外被的松緊也可引起回波的產(chǎn)生﹔工藝改善: 芯線制做均勻,導(dǎo)體圓整度,絕緣偏心度,收放線張力穩(wěn)定.

制程關(guān)鍵點(diǎn)﹕

導(dǎo)體外徑不穩(wěn)定---駐波比差

芯線外徑不穩(wěn)定---駐波比差

同心度不穩(wěn)定------駐波比差

設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)﹕

阻抗.回路損失阻抗不穩(wěn)定----駐波比差

回路損失偏小—駐波比差

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