電壓駐波比 VS WR和回波損耗RL

電壓駐波比是射頻系統(tǒng)中一個常常會遇到的指標(biāo)參數(shù)，是指駐波波腹電壓與波節(jié)電壓幅度之比，又稱為駐波系數(shù)、駐波比。為了弄清楚這個概念，首先我們來聊一下什么是駐波。

駐波是指頻率和振幅均相同、振動方向一致、傳播方向相反的兩列行波疊加后形成的波為駐波，若振幅不相同，則形成行駐波。在行波中能量隨波的傳播而不斷向前傳遞，其平均能流密度不為零；但駐波的平均能流密度等于零，能量只能在波節(jié)與波腹間來回運行。在兩者電壓（或電流）相加的點出現(xiàn)波腹，在兩者電壓（或電流）相減的點形成波節(jié)。在波形上，波節(jié)和波腹的位置始終是不變的，給人“駐立不動”的印象，但它的瞬時值是隨時間而改變的。如果這兩種波的幅值相等，則波節(jié)的幅值為零。

綠線和藍(lán)線分別代表兩個振幅相同，頻率相同，傳播方向相反的兩個波，紅線代表兩個行波疊加的狀態(tài)。觀察紅線的波形可以看到，能量只在波節(jié)和波腹之間來回震蕩。

在電磁波的傳播過程中，當(dāng)傳輸線的阻抗發(fā)生變化時，就會有一部分電磁波反射回來。反射波和入射波疊加，就形成駐波。我們在學(xué)習(xí)長線效應(yīng)時學(xué)習(xí)到傳輸線的電壓和電流滿足以下公式：

式中第一項代表入射波電壓或者電流，第二項代表反射波電壓或者電流。

假設(shè)藍(lán)色曲線代表入射波，紅色曲線代表反射波，那么黑色曲線就是入射波和反射波疊加的駐波。當(dāng)全反射時，反射波振幅等于入射波振幅，那么形成的駐波，波腹為入射波振幅的兩倍，波節(jié)為 0，駐波比為無窮大。當(dāng)完全匹配時，波腹和波節(jié)相等，駐波比為 1. 實際射頻電路設(shè)計中，完全匹配狀態(tài)時不可能存在的。

由于傳輸線上同時存在入射波和反射波，那么在傳輸線上任意觀察點上的電壓和電流都是入射波和反射波疊加的結(jié)果。由于反射波振幅一般情況下小于入射波振幅，那么傳輸線上反射波和入射波疊加的結(jié)果時形成行駐波。當(dāng)反射系數(shù)為正實數(shù)時，反射波電壓和入射波電壓相位相同，合成行駐波電壓的振幅最大，形成電壓波腹；而在該位置反射波電流和入射波電流相位相反（相差 180°），合成行駐波的電流振幅最小，形成電流波節(jié)。該位置的波腹電壓和波節(jié)電流分別為：

當(dāng)反射系數(shù)為負(fù)實數(shù)時，反射波電壓和入射波電壓相位相反，合成波電壓振幅最小，形成電壓波節(jié)，而該點的反射波電流和入射波電流相位相同，合成波電流振幅最大，形成電流波腹。該位置的波節(jié)電壓和波腹電流分別為：

而在其他位置上，合成波電壓，電流的振幅分別介于各自波腹點和波節(jié)點之間。

根據(jù)上文電壓駐波比的定義，即電壓波腹點和波節(jié)點的比值，我們能夠得到電壓駐波比的公式：

駐波比是表示傳輸線上駐波成分大小的一個參數(shù)，當(dāng)完全匹配時，沒有反射波，駐波比為 1，當(dāng)全反射時，駐波比為無窮大。

我們通過上文的介紹得到了駐波比與反射系數(shù)之間的關(guān)系。工程中常用的回波損耗 RL 是反射系數(shù)的 dB 形式。我們可以得到電壓駐波比 VSWR，反射系數(shù)和回波損耗 RL 之間的關(guān)系。

這個表格也是很常用的，一樣就能看到所對應(yīng)的值。

在射頻電路設(shè)計中，這三個參數(shù)表示的都是傳輸線的匹配狀況，即入射波和反射波之間的關(guān)系?？磮D也更能理解 dB 的作用。

附錄：VSWR 駐波比反射損耗功率損耗換算表

審核編輯 黃昊宇