天线的参数指标(2)天线阻抗、电压驻波比(VSWR)、回波损耗
2. 天线阻抗、电压驻波比(VSWR)、回波损耗(Return Loss)
在使用天线的时候,大家经常会讨论你的天线阻抗是多少啊,你的天线VSWR是多少呢?第一个问题很好回答,一般情况下天线的阻抗是50欧(RFID阅读器天线一般都是50欧姆),而VSWR是什么呢?
VSWR翻译为电压驻波比(Voltage Standing Wave Ratio),一般简称驻波比,指的就是行驻波的电压波腹值与电压波节值之比,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)。从能量传输的角度考虑,理想的VSWR为1 ,即此时为行波传输状态,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。
发射机与天线匹配的条件是两者阻抗的电阻分量相同、感抗部分互相抵消。如果发射机的阻抗不同,要求天线的阻抗也不同。在电子管时代,一方面电子管输出阻抗高,另一方面低阻抗的同轴电缆还没有得到推广,流行的是特性阻抗为几百欧的平行馈线,因此发射机的输出阻抗多为几百欧姆。而现代商品固态无线电通信机的天线标准阻抗则多为50欧姆,因此商品VSWR表也是按50欧姆设计标度的。如果你拥有一台输出阻抗为600欧姆的老电台,那就大可不必费心血用50欧姆的VSWR来修理你的天线,因为那样反而帮倒忙。只要设法调到你的天线电流最大就可以了。
当天线阻抗不是50欧姆而电缆为50欧姆时,测出的VSWR值会严重受到天线长度的影响。只有当电缆的电器长度正好为波长的整倍数、而且电缆损耗可以忽略不计时,电缆下端呈现的阻抗正好和天线的阻抗完全一样。但即便电缆长度是整倍波长,电缆有损耗(例如电缆较细、电缆的电气长度达到波长的几十倍以上),那么电缆下端测出的VSWR还是会比天线的实际VSWR低。所以,测量VSWR时,尤其在UHF以上频段,不要忽略电缆的影响。
在讲VSWR的时候经常会听到一个词回波损耗:Return Loss,回波损耗是表示信号反射性能的参数。回波损耗说明入射功率的一部分被反射回到信号源。例如,如果注入1mW (0dBm)功率给放大器,其中10%被反射(反弹)回来,回波损耗就是10dB。从数学角度看,回波损耗为10 lg [(入射功率)/(反射功率)]。驻波比VSWR与回波损耗RL之间的换算公式为:RL=20*log10[(VSWR+1)/(VSWR-1)]。在天线匹配上VSWR和Return Loss是可以互换的,只是计算方法不同,其表达的意思是基本一致的。