什么是駐波比和回波損耗

電壓駐波比，英文稱為 voltage standing wave ratio，簡稱VSWR，是射頻領域中一個非常重要的概念。

隨便拿一個射頻器件來，其中肯定有一個駐波比的指標。

那為什么有駐波比這個指標呢？

當一個入射波，進入傳輸線進行傳輸時，如果傳輸線的負載阻抗不與傳輸線的特征阻抗不匹配，就會產生反射波。

入射波和反射波是行波，波隨著時間的增長，向傳輸線的一端移動。

但是入射波和反射波疊加，會在傳輸線上形成駐波，駐波隨著時間的增長，駐波無法行進，所以無法傳輸能量。

由傳輸線的電報方程，可以知道，傳輸線上的電壓和電流表達式為：

因為在z=0處的反射系數為：

所以：

V(z)對應的幅度隨時間的變化，就是傳輸線上的駐波隨時間的變化。

而電壓駐波比，即是Vmax和Vmin的比值。

負載阻抗為短路

當負載阻抗為短路時，ZL=0，終端反射系數為-1，電路中的駐波是這樣的。此時駐波比為無窮大。

負載阻抗為開路

當負載阻抗為開路時，ZL=∞，終端反射系數為1，電路中的駐波是這樣的。此時駐波比還是無窮大。

負載阻抗等于特征阻抗

當負載阻抗為特征阻抗時，ZL=50 ohm，終端反射系數為0，電路中的駐波是這樣的。此時駐波比為1。

負載阻抗稍稍不匹配

當負載阻抗稍稍不匹配時，比如ZL=60ohm，電路中的駐波比是這樣的。

所以，使用駐波比這個指標，是因為它反應了傳輸線上波的反射情況。

除了駐波比之外，還有一個和它等價的指標，那就是回波損耗。

回波損耗的定義為反射系數的log值：

也就是說，回波損耗是入射波功率與反射波功率的dB差值。

比如說，入射波的功率為50dBm，反射波的功率為10dBm，那么回波損耗就是40dB。

因為有回波損耗，所以在傳輸過程中，則會有由于該回波損耗產生的失配損耗(Mismatch loss)。

而失配損耗的定義為：

所以，反射系數，SWR，回波損耗，以及失配損耗有一一對應的關系。

常規(guī)情況下，會看到駐波比的指標<2，即對應的回波損耗為10dB左右，失配損耗為0.46dB左右。

附上matlab代碼：

clc;clear all;close all;
omega=2*pi;%設置角頻率t=0;%設置時間變量初始值z=-30:0.01:0;%傳輸距離k=1;%波數Z0=50;V0_pos=1;

Zload=0;%0--short;10000-open;50--matched;60-a few unmatchedV0_neg=(Zload-Z0)/(Zload+Z0)*V0_pos;v=VideoWriter('行波形成.avi');v.FrameRate=10;open(v);
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for i=1:100    y1=V0_pos*cos(omega*t-k*z);    y2=V0_neg*cos(omega*t+k*z);    y=y1+y2;    figure(2);    p=plot(z,y1,'b',z,y2,'g',z,y,'r');%    lgd=legend('入射波','反射波','駐波');%    p(1).LineWidth=2;    p(2).LineWidth=2;    p(3).LineWidth=2;    lgd.FontSize=16;    axis([-30 0 -3 3]);    mov(i)=getframe(gcf);%捕捉當前圖像作為一幀    writeVideo(v,mov(i));    pause(0.05);    t=t+0.05;end;
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Zload=10000;%0--short;10000-open;50--matched;60-a few unmatchedV0_neg=(Zload-Z0)/(Zload+Z0)*V0_pos;v=VideoWriter('負載開路.avi');v.FrameRate=10;open(v);
for i=1:100    y1=V0_pos*cos(omega*t-k*z);    y2=V0_neg*cos(omega*t+k*z);    y=y1+y2;    figure(3);    p=plot(z,y1,'b',z,y2,'g',z,y,'r');%    lgd=legend('入射波','反射波','駐波');%    p(1).LineWidth=2;    p(2).LineWidth=2;    p(3).LineWidth=2;    lgd.FontSize=16;    axis([-30 0 -3 3]);    mov(i)=getframe(gcf);%捕捉當前圖像作為一幀    writeVideo(v,mov(i));    pause(0.05);    t=t+0.05;end;
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Zload=50;%0--short;10000-open;50--matched;60-a few unmatchedV0_neg=(Zload-Z0)/(Zload+Z0)*V0_pos;v=VideoWriter('負載匹配.avi');v.FrameRate=10;open(v);
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Zload=60;%0--short;10000-open;50--matched;60-a few unmatchedV0_neg=(Zload-Z0)/(Zload+Z0)*V0_pos;v=VideoWriter('負載失配.avi');v.FrameRate=10;open(v);
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