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首先我们要了解什么是驻波?
当馈线和天线匹配时,高频能量全部被负载吸收,馈线上只有入射波,没有反射波。馈线上传输的是行波,馈线上各处的电压幅度相等,馈线上任意一点的阻抗都等于它的特性阻抗。
而当天线和馈线不匹配时,也就是天线阻抗不等于馈线特性阻抗时,负载就不能全部将馈线上传输的高频能量吸收,而只能吸收部分能量。入射波的一部分能量反射回来形成反射波。
在不匹配的情况下,馈线上同时存在入射波和反射波。两者叠加,在入射波和反射波相位相同的地方振幅相加最大,形成波腹;而在入射波和反射波相位相反的地方振幅相减为最小,形成波节。其它各点的振幅则介于波幅与波节之间。这种合成波称为驻波。反射波和入射波幅度之比叫作反射系数。
反射波幅度 (Z -Z。)
反射系数Γ=————— =———————
入射波幅度 (Z +Z。)
驻波波腹电压与波节电压幅度之比称为驻波系数,也叫电压驻波比(VSWR)
工作频段驻波测量包括驻波比(VSWR)、回波损耗(RL)馈线损耗(CL)测量。工作频段驻波比则是反映整个天馈系统中包括(天线、7/8馈线、馈线接头、避雷器、室内/室外1/2跳线)每一个点的入射波和反射波的反射系数之比,天线端的与接头处反射系数会出现矢量叠加,对于一个给设定的频率,当输入端接头到馈线终端天线处的距离为 N l´/2(即反射波来回的路程为波长整数倍)时,天线和接头的反射系数同向相加,出现驻波的极大值;而当输入端接头到馈线终端天线处的距离为 (2N+1) l´/4(即反射波来回的路程为半波长的奇数倍)时天线和接头的反射系数反向相减,出现驻波的极小值;因此出现了波腹与波节电压,在一个频带范围内,驻波比曲线会随着频率的变化成为周期变化的波浪线,对存在外部干扰的频段驻波可根据不正常的驻波图判断出干扰点频段范围,这一点是故障距离定位而无法做到的。
距离域测量通常称为(DTF)故障定位,顾名思义它仅是在工作频段驻波测试不正常时进行故障点判断的一种手段和方式,它可以有回波损耗(RL)和驻波比(VSWR)两种表示形式。两者都可用来找出故障点,但馈线损耗(CL)不会出现在距离域,所以说故障距离定位仅仅是反映天馈系统中故障点的最大反射波,也就是说主要是用来判断接头之间的匹配性,并不能判断出在整个工作频段内是否存在外来干扰及工作频段内电压驻波比的稳定性。
VSWR: Voltage Standing Wave Ratio 电压驻波比
天线驻波比是表示天馈线与基站(收发信机)匹配程度的指标
驻波比的定义:
Umax——馈线上波腹电压;
Umin——馈线上波节电压。
驻波比的产生,是由于入射波能量传输到天线输入端未被全部吸收(辐射)、产生反射波,迭加而形成的。
VSWR越大,反射越大,匹配越差。
⑴ VSWR=3.0时,天线反射25%的功率(1.25dB),馈线新增损耗0.9dB,与完全匹配(VSRW=1)相比,功率多损失40%(2.15dB);
⑵ VSWR=1.5时,天线反射4%的功率(0.17dB),馈线新增损耗0.19dB,与完全匹配(VSWR=1)相比,功率多损失8%(0.36dB);
⑶ VSWR=1.4时,天线反射2.8%的功率(0.12dB),馈线新增损耗0.09dB,与完全匹配(VSWR=1)相比,功率多损失4.7%(0.21dB);
⑷ VSWR=1.3时,天线反射1.7%的功率(0.07dB),馈线新增损耗0.06dB,与完全匹配(VSWR=1)相比,功率多损失2.9%(0.13dB)。
可见,VSWR=1.3与VSWR=1.5相比,功率损失仅减少了0.23dB,这在移动通信的衰落传播中,影响基本可以忽略。然而天线的制造成本却高得多。因此,不要盲目一味追求低的驻波比。(国家标准中,对驻波比的要求是不大于1.5)
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。
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。