微波網絡分析儀的駐波比怎麽（me）算

駐波（bō）比（VSWR, Voltage Standing Wave Ratio）是（shì）衡量（liàng）微波網絡中反射（shè）波與入射（shè）波幅度之比的參數，用於評估傳輸線與負載的匹（pǐ）配程度。以下是（shì）計算VSWR的詳細方法（fǎ）：

一、VSWR的基本公（gōng）式

1. 基於反（fǎn）射係數（Γ）

• 反射係（xì）數（Γ）：表示反射波（bō）與入射（shè）波的幅度比，通常由（yóu）網絡（luò）分析儀測（cè）量得到。
• 取值範圍：
  • 完（wán）全匹配（無反射）：$|\Gamma |=0$，VSWR = 1
  • 完全反射（全反射）：$|\Gamma |=1$，VSWR → ∞

2. 基於回波損耗（RL）

• 回（huí）波損耗（RL）：表示反射功率（lǜ）與入射功率的（de）比值（單位：dB）。
• 示例：若RL = 20 dB，則：

二、VSWR的計算步驟

1. 使用網絡分析儀測量S參數

• 步驟：
  1. 連接（jiē）DUT（被測器件）至網絡（luò）分析儀。
  2. 設（shè）置（zhì）校準（zhǔn）頻率範圍（如2-18 GHz）。
  3. 執行校（xiào）準（如SOLT或TRL校準）。
  4. 測量S參數（如S11、S22）。
• 結果：獲取反射係數（Γ）或回波損耗（RL）。

2. 計算VSWR

• 方法一（yī）：直（zhí）接使用反射係數（Γ）
  • 示例：若S11 = -15 dB，則：

• 方法二：使用回波損耗（RL）
  • 示例：若RL = 15 dB，則：

三、VSWR的（de）直觀理（lǐ）解

• VSWR = 1：完美（měi）匹（pǐ）配，無反（fǎn）射波，信號全部傳輸至負載。

• VSWR > 1：存在（zài）反（fǎn）射波（bō），VSWR越大，反（fǎn）射越嚴重。

• VSWR → ∞：完（wán）全反射，信號無法傳輸至負載（如開路或短路）。

• 示（shì）例：

  • VSWR = 1.2：反射損（sǔn）耗約為（wéi）20.8 dB，反射功率<1%。
  • VSWR = 2.0：反射損耗約（yuē）為（wéi）9.5 dB，反射功率≈10%。

四（sì）、VSWR的測量與顯示

1. 網絡分析儀的（de）VSWR顯示
   • 直接顯示：現（xiàn）代VNA（如Keysight PNA係列）可直接（jiē）顯示VSWR曲線。
   • 計算公式：VNA內部通過S11參數自動計算VSWR。
2. 手動計算驗證
   • 步（bù）驟：
     1. 記（jì）錄S11參數（dB）。
     2. 轉換（huàn）為反射係數（shù）（Γ）。
     3. 使（shǐ）用公式計算VSWR。

五、VSWR的應用場景

1. 天線匹配：確保天線與饋線匹配，VSWR < 2.0。
2. 濾波器設計：優化濾波器插入（rù）損耗，VSWR需在通帶內<1.5。
3. 放大器測試：評估放大器輸入（rù）/輸出匹配（pèi），VSWR需<1.8。

六、VSWR計算的常見問題

1. 校準誤差：校準（zhǔn）不準確會導致VSWR測量偏差。
   • 解決方案（àn）：使用高精度校準件（如SOLT或ECal）。
2. 頻率（lǜ）範圍：VSWR隨（suí）頻率變化，需在目標頻段內測量。
   • 示例：若DUT工作在2-18 GHz，需（xū）在該頻段內測量VSWR曲線。
3. 測試端口選擇：單端口（S11）或雙端口（S22）需根據測試需求選擇。

七、VSWR計算的實用工具

1. 網絡分析儀內置功能
   • 自動計算：VNA可自動將S11參數轉換為（wéi）VSWR。
   • 曲線顯示：支（zhī）持VSWR隨（suí）頻率變化的曲（qǔ）線顯示。
2. 第三方軟件
   • MATLAB/Python：通（tōng）過腳本讀（dú）取S參數（shù）文件，計算VSWR。
   • ADS/HFSS：電磁仿真軟件可直接輸出VSWR結果。

八、結論

VSWR的計算核心：

• 基（jī）於（yú）反射係數（shù）（Γ）：直接反映匹配程度。
• 基於回波損（sǔn）耗（RL）：提供功率反射的直觀理解。

推薦實踐：

• 使用網絡（luò）分析儀自動（dòng）計算VSWR，確保校準準確。
• 結合VSWR曲線分析DUT在目標頻段的匹配性能。

通過係統性地計算和驗（yàn）證（zhèng）VSWR，可有效評估微波網絡的匹配狀態，優（yōu）化係（xì）統性能。