RF(射频) - VSWR(电压驻波比)
< 返回列表时间: 2019-11-20来源:OSCHINA
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VSWR代表电压驻波比(Voltage Standing Wave Ratio)。要完全理解这个术语,你需要知道什么是“驻波”。
你可能已经在高中物理课上学到了驻波。只要刷新你的想法,让我解释一下驻波是什么。
假设具有相同波长的两个波沿相反方向传播,如下图所示。一条波表示为蓝线,它正朝着右边的方向振动。另一波表示为绿线,它向左边方向振动。正如你在高中物理中学到的那样,这两个波将被合成,总合成波表示为红线。

入射波和反射波以及它们的合成波形
该总合成波仅在幅度方面随时间变化,但在相位上不变。简单地说,幅度为零的节点的位置永远不会改变。由于节点的位置不会改变,因此红色波浪看起来好像停留在同一位置,意思是“它站在那里”。这就是红波被称为“驻波”的原因。
如上所示只有一个快照,你很难直观地理解驻波。为了直观地了解驻波并确认上面的描述,您需要多个快照,显示两个行波随时间的一系列转换。您可以手动绘制这些序列波形,但这将非常简单…只需使用如下所示的简单matlab代码,您就可以创建一系列快照,显示如何创建驻波的波形。
t = 0:pi/20:20*pi;
ph = pi/20;
r = 0.5;
for i=1:20
subplot(4,5,i);
plot(t,sin(t+(i-1) ph),‘g-’,t,r sin(t-(i-1)*ph),‘b-’,t,sin(t+(i-1) ph)+r sin(t-(i-1)*ph),‘r-’);
axis([0 6*pi -2 2]);
set(gca,‘xticklabel’,[]);set(gca,‘yticklabel’,[]);
title([’(’ int2str(i) ‘)’]);
end
两个行波的快照的一个示例序列(蓝色一个向右行进,绿色向左行进。红色一个是由蓝色和绿色的总合成而形成的波)。首先看一下所有快照中的红色波浪。
每个快照中红色波形的幅度是否会发生变化? - >会的
每个快照中红色波形的频率和波长是否会发生变化? = - >不会
节点的位置(值变为零的位置)是否会在每个快照中发生变化? - >不会
让我再提一些其他问题来了解驻波的特性(如下图case 1所示)。
显示幅度最大的驻波的快照数是多少? - >是下图中的(1):这是两个行波(蓝色和绿色)完全相互重叠的快照。
显示幅度最小的驻波的快照数是多少? - >是下图中的(11):这是两个行波(蓝色和绿色)以这样的方式对齐的快照,即两个波具有180度的相位差。
<Case 1>

Case 1:振幅相同的两个波的各种合成所得的波形情况
在上面的例子中,两个行波的幅度完全相同。如果两个行波的幅度不同(两个波的波长和频率仍然相同),该怎么办?
让我给出与我上面提到的相同的问题和相应的答案。
每个快照中红波的幅度是否会发生变化? - >会的
每个快照中红波的频率和波长是否会发生变化? = - >不会
节点的位置(值变为零的位置)是否会在每个快照中发生变化? - >不会
同样,让我再提一些其他问题来了解驻波的特性。
显示幅度最大的驻波的快照数是多少? - >是下图Case 2中的(1)。这是两个行波(蓝色和绿色)具有相同相位的快照。
显示幅度最小的驻波的快照数是多少? - >是下图Case 2中的(11)。这是两个行波(蓝色和绿色)以这样的方式对齐的快照,即两个波具有180度的相位差。但与<Case 1>不同,在这种情况下驻波的振幅不会变为零,因为两个行波的振幅不同。
现在让我们采用具有最小幅度和最大幅度的两个快照的驻波振幅的比率。在上面我们看到的两个例子的情况下,它是快照(1)和(11)的驻波振幅的比率。驻波是用最大振幅和最小振幅的比率称为“驻波比”来定义。我们在上面看到的第一和第二示例的驻波比可以如下所示。 (上面一个表示<Case 1>的最小/最大驻波振幅差,下面一个表示<case 2>的最小/最大驻波振幅差).
<Case 2>

Case 2:振幅不同的两个波的各种合成所得的波形情况
如果两个行波代表信号的电压,则驻波比称为“电压驻波比(VSWR)”。

几种入射波和反射波的定义
正如您在两个示例中看到的那样,您可能会注意到行波的振幅越接近SWR越大。 换句话说,如果你有更大的SWR,两个行波的幅度是相似的。 如果你有较小的SWR,这意味着行波的幅度差异很大(一个很大而另一个非常小)。
我们最常见的是哪里产生的驻波? 最常见的情况是行波撞击另一种介质的边界。 在这种情况下,波的一些部分将转移到另一种介质中,但是波的某些部分将被反射回来,如下图所示。

入射波和反射波的定义
该反射波将以与原始波相反的方向传播,但其波长(频率)与原始波保持相同。 结果,原始波和反射波形成驻波。
根据原始波的多少部分从边界反射(这由反射系数描述),您可以使用以下的等式来计算VSWR:

VSWR的计算方程
反射系数和VSWR之间的直观关系是什么? 您可以从以下示例中猜出。 简而言之,如果你有更大的反射系数,你会得到更大的VSWR,如果你有更小的反射系数,你会得到更小的VSWR:

反射系数和VSWR之间的关系
由于反射系数与S11紧密相关,因此您也可以使用S11表示VSWR,如下面的方程所示:

VSWR和S11之间的关系
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