高頻訊號之電壓駐波比

電壓駐波比是射頻領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，可能導致信號強度損失，進而影響通信質(zhì)量。通過測量駐波比，可以及時了解系統(tǒng)的工作狀態(tài)，針對性地進行調(diào)整和優(yōu)化，確保系統(tǒng)的正常運行。過高的駐波比可能導致天線或發(fā)射臺損壞，因為反射的電波可能產(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，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)絡分析儀（VNA），通過校準和設置合適的輸出信號大小，可以準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，藍牙技術等，目前的應用開始往消費電子周邊延展。

駐波比的物理學中的定義

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與波谷點的電壓振幅之比，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，電壓最大值點的電壓和最小值點電壓的比值。雖然在傳輸線上電流也滿足同樣的關系，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)射機以及饋線的阻抗是匹配的，那么測量到的VSWR應該是1:1也即1。而當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)生相當高的電壓，有可能損壞發(fā)射臺.

理論上的計算公式

由于我們無法做到100%的負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的標準。通常我們把1.13:1 – 1.38:1 作為VSWR衡量標準。另外，回波損耗也可以作為一種衡量標準，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準。

當發(fā)射機到天線的發(fā)射通路上出現(xiàn)嚴重故障，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。這種嚴重的VSWR故障將會導致掉話、誤碼率升高以及小區(qū)覆蓋半徑變小等故障。

負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),它表示波行進的狀態(tài),行波系數(shù)越大,代表波越向前行進。

由于我們無法做到100%的負載和信號源阻抗匹配，導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的標準。通常我們把1.13:1 – 1.38:1 作為VSWR衡量標準。另外，回波損耗也可以作為一種衡量標準，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準。

駐波比的改善方式

應用在實際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,導致導體變形引起阻抗波動.

機臺的不穩(wěn)定性,引起阻抗不穩(wěn)定

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

1) 導體直徑不均勻﹑導體有彎﹑導體不圓﹔

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,導體圓整度,絕緣偏心度,收放線張力穩(wěn)定.

制程關鍵點﹕

導體外徑不穩(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

設計關鍵點﹕

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