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移动通信中的驻波比详解

移动通信系统中,发射机、天线、馈线、射频连接头以及避雷器等附属设备需要用电缆和接插件把这些设备部件连接起来,只有正确连接,方可保证设备运转正

驻波比(VSWR)用来检测天馈线体系、射频接头以及一切的衔接到基站的射频设备的作业状况。VSWR过高会导致掉话、高误码率,并且由此引进的发射/承受功率的衰减会导致小区掩盖半径缩小。

只需负载阻抗与信号源阻抗彻底匹配,才干最大化地把信号从信号源传送到负载。关于基站体系,信号源便是发射机,负载便是天馈线子体系,天馈线子体系包含天线、馈线、射频衔接头以及避雷器等隶属设备。假如负载和信号源不能做到彻底匹配,部分信号就会反射回信号源,这是咱们所不期望的,这时就会发生前向波和反向波,这两个信号组合在一起就构成了驻波。驻波比(VSWR)是指驻波的最大电平缓最小电平的比值,它的巨细从1:1(彻底匹配)到∞。


图 因为阻抗不彻底匹配导致的反向波的发生


图 波到介质介面时 部分反射

咱们能够通过反射系数Γ或许回波损耗RL计算出VSWR,在这里咱们列出了反射系数Γ 、回波损耗RL以及VSWR的计算公式:


其间,


可承受的VSWR规模

因为咱们无法做到100%的负载和信号源阻抗匹配,总会有部分信号不可防止地被天线反射回来,所以需求确认一个VSWR规模作为衡量可承受的VSWR的规范。一般咱们把1.13:1 – 1.38:1 作为VSWR衡量规范。别的,回波损耗也能够作为一种衡量规范,前向功率与反向功率的比值便是回波损耗,假如已知40dBm的前向功率和20dBm的反向功率,那么咱们能够计算出回波损耗是20dB,假如已知基站的输出功率是20W、回波损耗是16dB,那么咱们能够计算出反射功率是0.5W。一般咱们把16 –24dB作为回波损耗的衡量规范。

当发射机到天线的发射通路上呈现严峻毛病,会发生很低的回波损耗,比方射频接头松动、天线毛病、馈线损坏、避雷器击穿以及滤波器/耦合器损坏,等等。这种严峻的VSWR毛病将会导致掉话、误码率升高以及小区掩盖半径变小等毛病。

从功率的视点看驻波比

若以功率的观念来看,驻波比能够表明为:

SWR = (√Po + √Pr)/(√Po – √Pr)

Po:进入天线体系的功率

Pr:从天线体系反射回来的功率

通过运算SWR 与 Pr/Po (反射功率百分比)的联系如下:

Pr/Po = [(SWR-1)/(SWR+1)]^2

其实驻波比测试仪基本上便是功率表,它能够量测输入功率及反射功率

什么叫驻波?

两列振幅相同的相干波在同一直线上沿相反方向传达时相互叠加而成的波,称为驻波。

特色:波谷和波峰坚持不动,波形不向前传达,仅在平衡位置振荡;波形在空间不移动。

一般在传输线上的电磁波由行波(向前传输的波)和反射波构成,驻波比便是反映波逗留的状况,如驻波比越大,波就越逗留在原地,假如驻波比无穷大,就代表波是逗留在原地。相反地,驻波比的倒数能够界说为行波系数,它表明波跋涉的状况,行波系数越大,代表波越向前跋涉。


图 驻波和行波

什么叫匹配?

移动通讯体系中,发射机、天线、馈线、射频衔接头以及避雷器等隶属设备需求用电缆和接插件把这些设备部件衔接起来,只需正确衔接,方可保证设备工作正常。在一般情况下,人们往往都更重视天线的方向、仰角、极化、频率的选取等过程,装置调试过程中往往忽视设备之间的衔接,这些设备部件衔接时从始至终都应遵从“匹配”这一条准则。

“匹配”,从功率的视点动身意味着最大的输出功率,即在供电电路中使负载阻抗等于电源内阻抗的共轭值(电阻持平,电抗巨细持平,符号相反),称作“匹配”。匹配的意图在于得到最大的输出功率。 从传输线的视点动身意味着无损耗传输,即在应用于传输线时,使负载阻抗等于传输线的特性阻抗,称作“匹配”。匹配的意图是消除负载引起的反射,防止发生驻波,使负载获取最大功率。

在移动通讯体系中,许多的当地需求匹配。接纳天线有必要同发射天线有相同的极化,且旋向相同,以完成极化匹配接纳悉数能量。但凡馈线衔接的各个部位及各部件间的衔接都需求到达匹配。在移动通讯体系中只需有不匹配的当地呈现,使信号在部件中心、馈线间发生反射,然后使信号质量下降、噪声添加。因而对装置调试使用者而言,需求规规矩矩的做好每一步,保证体系匹配。

天线—驻波比

天线驻波比的含义表明天馈线与基站(收发信机)匹配程度的目标。

天线中的驻波比的界说:

VSWR=Umax/Umin

Umax–馈线上波腹电压;

Umin–馈线上波谷电压。

驻波比的发生,是因为入射波能量传输到天线输入端B未被悉数吸收(辐射)、发生反射波,迭加而构成的。

VSWR越大,反射越大,匹配越差。

那么,驻波比差,到底有哪些害处?在工程上能够承受的驻波比是多少?一个恰当的驻波比目标是要在丢失能量的数量与制作本钱之间进行折中权衡的。

⑴ VSWR》1,阐明输进天线的功率有一部分被反射回来,然后降低了天线的辐射功率;

⑵ 增大了馈线的损耗。7/8“电缆损耗4dB/100m,是在VSWR=1(全匹配)情况下测的;有了反射功率,就增大了能量损耗,然后降低了馈线向天线的输入功率;

⑶ 在馈线输入端A,失配严峻时,发射机T的输出功率达不到规划额定值。可是,现代发射机输出功率答应在必定失配情况下如(VSWR《1.7或2.0)到达额定功率。

驻波比与反射功率的联系如下。

可见,不必定寻求1.1以下的驻波比,一般1.5一下也足够了,96%的都发射出去了。

驻波比 反射率

1.0 0.00%

1.1 0.23%

1.2 0.83%

1.3 1.70%

1.5 4.00%

1.7 6.72%

1.8 8.16%

2.0 11.11%

2.5 18.37%

3.0 25.00%

4.0 36.00%

5.0 44.44%

7.0 56.25%

10 66.94%

15 76.56%

20 81.86%

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