電壓駐波比是射頻領(lǐng)域中一個重要的參數(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,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。駐波比越大,表示信號反射程度越高,匹配越差,可能導(dǎo)致信號強(qiáng)度損失,進(jìn)而影響通信質(zhì)量。通過測量駐波比,可以及時了解系統(tǒng)的工作狀態(tài),針對性地進(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)是衡量信號傳輸質(zhì)量的兩個重要指標(biāo),它們共同反映了信號在傳輸過程中的反射情況。測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)置合適的輸出信號大小,可以準(zhǔn)確測量輸入電壓駐波比!早期駐波比要求的線材主要用于Notebook,移動電話,GPS,量測儀器,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。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,但測量電壓總比測量電流要來得簡單。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候,VSWR可能為21以上。

駐波比于線纜上面應(yīng)用的定義
駐波比可以說就是一個數(shù)值,用來表示天線和電波發(fā)射臺是否匹配,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)射臺輸出口也可產(chǎn)生相當(dāng)高的電壓,有可能損壞發(fā)射臺.

理論上的計(jì)算公式
由于我們無法做到100%的負(fù)載和信號源阻抗匹配,總會有部分信號不可避免地被天線反射回來,所以需要確定一個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,會產(chǎn)生很低的回波損耗,比如射頻接頭松動、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,測試圖形(駐波比)
為什么線纜會有駐波比的概率和如何改善?
當(dāng)信號在傳輸線上傳播的時候,由于生產(chǎn)制造制程不穩(wěn)定因素的影響,信號在阻抗不均勻的地方會形成反射,這時傳輸線上會同時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,所以總會有部分信號不可避免地被天線反射回來,所以需要確定一個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)。
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.
機(jī)臺的不穩(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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電壓駐波比測量

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駐波比(VSWR)常識及意義
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