阻抗匹配与驻波比_波阻抗和特性阻抗的区别「建议收藏」

回波损耗、反射系数、电压驻波比,、S11这几个参数在射频微波应用中经常会碰到，他们各自的含义如下：

回波损耗(Return Loss)：入射功率/反射功率, 为dB数值

反射系数(Г)：反射电压/入射电压, 为标量

电压驻波比(Voltage Standing Wave Ration): 波腹电压/波节电压 （也有ISWR，表示电流测量值）

S参数：S12为反向传输系数，也就是隔离。S21为正向传输系数，也就是增益。S11为输入反射系数，也就是输入回波损耗，S22为输出反射系数，也就是输出回波损耗。

行波系数：行波系数是相邻的电压波节与电压波腹之比。驻波比倒数，它是驻波比的倒数,用Tr表示.实际电路中,行波系数不小于0.5~0.6.

四者的关系：

VSWR=(1+Г)/(1-Г) (1)

S11=20lg(Г) (2)

RL=-S11 (3)

一、反射系数/行波系数/驻波比/回波损耗

1、定义 

阻抗匹配的优劣一般用四个参数来衡量，即反射系数，行波系数，驻波比和回波损耗，四个参数之间有固定的数值关系，使用那一个均出于习惯。通常用的较多的是驻波比和回波损耗。

驻波比： 它是行波系数的倒数，其值在1到无穷大之间。驻波比为1，表示完全匹配；驻波比为无穷大表示全反射，完全失配。在移动通信系统中，一般要求驻波比小于1.5。

回波损耗： 它是反射系数绝对值的倒数，以分贝值表示。回波损耗的值在0dB的到无穷大之间，回波损耗越大表示匹配越好。0表示全反射，无穷大表示完全匹配。在移动通信系统中，一般要求回波损耗大于14dB。
2、表达公式 

驻波比:

S＝电压最大值/电压最小值
＝Umax/Umin

行波系数:

K＝电压最小值/电压最大值＝Umin/Umax
＝(入射波振幅-反射波振幅)/(反射波振幅+入射波振幅)

反射系数:

P＝反射波振幅/入射波振幅
＝(传输线特性阻抗-负载阻抗)/(传输线特性阻抗+负载阻抗)
即P＝︱（Zb-Za）/（Zb+Za）︱ 取绝对值

回波损耗：

L＝1/P＝︱（Zb+Za）/（Zb-Za）︱

驻波比与反射系数：

S＝（1+P）/（1-P）

二、电压驻波比（VSWR）

1、VSWR 

VSWR翻译为电压驻波比(Voltage Standing Wave Ratio)，一般简称驻波比。 电磁波从甲介质传导到乙介质,会由于介质不同,电磁波的能量会有一部分被反射，从而在甲区域形成“行驻波”。 电压驻波比,指的就是行驻波的电压峰值与电压谷值之比，此值可以通过反射系数的模值计算： VSWR=(1+反射系数模值)/(1-反射系数模值）。 而入射波能量与反射波能量的比值为 1：(反射系数模的平方)
从能量传输的角度考虑，理想的VSWR为 1:1 ，即此时为行波传速状态，在传输线中，称为阻抗匹配；最差时VSWR无穷大，此时反射系数模为1，为纯驻波状态，称为全反射，没有能量传输。
由上可知,驻波比越大,反射功率越高，传输效率越低。

三、天线系统和输出阻抗 

天线系统和输出阻抗为50欧的发信机的匹配条件是天线系统阻抗为50欧纯电阻。要满足这个条件，需要做到两点：第一，天线电路与工作频率谐振（否则天线阻抗就不是纯电阻）；第二，选择适当的馈电点。 

一些国外杂志文章在介绍天线时经常给出VSWR的曲线。有时会因此产生一种错觉，只要VSWR＝1，总会是好天线。其实，VSWR＝1只能说明发射机的能量可以有效地传输到天线系统。但是这些能量是否能有效地辐射到空间，那是另一个问题。一副按理论长度作制作的偶极天线，和一副长度只有1/20的缩短型天线，只要采取适当措施，它们都可能做到VSWR＝1，但发射效果肯定大相径庭，不能同日而语。做为极端例子，一个50欧姆的电阻，它的VSWR十分理想地等于1，但是它的发射效率是0。 
 
而如果VSWR不等于1，譬如说等于4，那么可能性会有很多：天线感性失谐，天线容性失谐，天线谐振但是馈电点不对，等等。在阻抗园图上，每一个VSWR数值都是一个园，拥有无穷多个点。也就是说，VSWR数值相同时，天线系统的状态有很多种可能性，因此两根天线之间仅用VSWR数值来做简单的互相比较没有太严格的意义。 

天线VSWR＝1说明天线系统和发信机满足匹配条件，发信机的能量可以最有效地输送到天线上，匹配的情况只有这一种。

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