VSWR(Voltage Standing Wave Ratio)代表电压驻波比。要完全理解这个术语,需要知道什么是“驻波”。
假设两个波长相同的波以相反的方向传播,如下所示。一个波表示为蓝线,它朝着正确的方向旋转。另一个波用绿线表示,它在左方向旋转。这两个波会被求和,求和后的波用红线表示。
这种叠加波只随时间变化幅度,而不随相位变化。简单地说,振幅为零的节点位置永远不会改变。因为节点的位置没有改变,所以红波看起来好像停留在相同的位置,意思是“它站在那里”。这就是为什么红波被称为“驻波”。
如上图所示,只有一个快照,你很难直观地理解驻波。为了直观地理解驻波并确认上述描述是否正确,需要多个快照来显示两个行波随时间的一系列转换。如果会使用matlab,就可以创建一长串快照,显示驻波是如何创建的。
两个行波的快照序列例子(蓝色的一个向右移动,绿色的一个向左移动)。红色的是蓝色的和绿色的总和形成的波)。首先看看所有快照中的红波。
- 每个快照中的红波振幅是否发生变化?-->是的
- 每个快照中红波的频率和波长是否发生变化?=->否
- 每个快照中的节点位置(值为零的位置)是否发生变化?-->没有
为了进一步了解驻波的特性,这里还有几个问题。·
1. 显示最大振幅驻波的快照数是多少?-->它是(1)。这是两个行波(蓝色和绿色)完全重叠的快照。·
2. 显示最小振幅驻波的快照数是多少?-->是(11)。这是两个行波(蓝色和绿色)对齐的快照,两个行波的相位差为180度。
< Case 1 >
在上面的例子中,两个行波的振幅完全相同。如果两个行波的振幅不同(两个波的波长和频率仍然相同),会怎么样?这就是与上面所问的相同的问题。
- 在每个快照中,红波的振幅是否发生变化?-->是的·
- 在每个快照中,红波的频率和波长是否发生变化?=->否·
- 每个快照中的节点位置(值为零的位置)是否都发生了变化?-->没有·
为了进一步了解驻波的特性,我还想问你们几个问题。·
- 显示最大振幅驻波的快照数是多少?-->它是(1)。这是两个行波(蓝色和绿色)具有相同相位的快照。·
- 显示最小振幅驻波的快照数是多少?-->是(11)。这是两个行波(蓝色和绿色)对齐的快照,两个行波的相位差为180度。但与情况1不同的是,在这种情况下,驻波的振幅不会变为零,因为两个行波的振幅不同。
<Case 2>
现在让我们取两个最小振幅和最大振幅的快照的驻波振幅之比。在上面看到的两个例子中,它是快照(1)和(11)的驻波振幅之比。驻波的最大振幅和最小振幅之比称为“驻波比”。在上面看到的第一个和第二个例子的驻波比如下所示。(上一个表示<case1>的最小/fanhui最大驻波振幅差,下一个表示<case2>的最小/最大驻波振幅差)
如果两个行波代表一个信号的电压,则驻波比称为“电压驻波比(VSWR)”。
正如你在这两个例子中看到的,你可能会注意到,行波振幅越近,SWR越大。换句话说,如果你有更大的SWR,两个行波的振幅是相似的。如果SWR较小,则意味着行波的振幅相差很大(一个很大,另一个很小)。
这些驻波最常见的地方是哪里?最常见的情况是行波碰到另一介质的边界。在这种情况下,波的某些部分将转移到另一介质,但波的某些部分将被反射回来,如下所示。
反射波的传播方向与原始波相反,但其波长(频率)与原始波相同。因此,原始波和反射波形成驻波。
根据原始波从边界反射的部分(由反射系数描述),可以使用以下公式计算驻波比。
反射系数和驻波比之间的直观关系是什么?可以从下面的例子中猜测。简而言之,如果是较大的反射系数,会得到较大的驻波比,如果是较小的反射系数,会得到较小的驻波比。
由于反射系数与S11密切相关,因此也可以使用S11表示VSWR,如下所示。