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怎樣理解移動(dòng)通信中的駐波比?

出處:維庫電子市場網(wǎng) 發(fā)布于:2016-10-08 16:18:49

    駐波比(VSWR)用來檢測(cè)天饋線系統(tǒng)、射頻接頭以及所有的連接到基站的射頻設(shè)備的工作狀態(tài)。VSWR過高會(huì)導(dǎo)致掉話、高誤碼率,而且由此引入的發(fā)射/接受功率的衰減會(huì)導(dǎo)致小區(qū)覆蓋半徑縮小。
    只有負(fù)載阻抗與信號(hào)源阻抗完全匹配,才能化地把信號(hào)從信號(hào)源傳送到負(fù)載。對(duì)于基站系統(tǒng),信號(hào)源就是發(fā)射機(jī),負(fù)載就是天饋線子系統(tǒng),天饋線子系統(tǒng)包括天線、饋線、射頻連接頭以及避雷器等附屬設(shè)備。如果負(fù)載和信號(hào)源不能做到完全匹配,部分信號(hào)就會(huì)反射回信號(hào)源,這是我們所不希望的,這時(shí)就會(huì)產(chǎn)生前向波和反向波,這兩個(gè)信號(hào)組合在一起就形成了駐波。駐波比(VSWR)是指駐波的電平和電平的比值,它的大小從1:1(完全匹配)到∞。


    圖 由于阻抗不完全匹配導(dǎo)致的反向波的產(chǎn)生


    圖 波到介質(zhì)介面時(shí) 部分反射


    我們可以通過反射系數(shù)?;蛘呋夭〒p耗RL計(jì)算出VSWR,在這里我們列出了反射系數(shù)Γ 、回波損耗RL以及VSWR的計(jì)算公式:


    其中,
   

    可接受的VSWR范圍
    由于我們無法做到100%的負(fù)載和信號(hào)源阻抗匹配,總會(huì)有部分信號(hào)不可避免地被天線反射回來,所以需要確定一個(gè)VSWR范圍作為衡量可接受的VSWR的標(biāo)準(zhǔn)。通常我們把1.13:1 – 1.38:1 作為VSWR衡量標(biāo)準(zhǔn)。另外,回波損耗也可以作為一種衡量標(biāo)準(zhǔn),前向功率與反向功率的比值就是回波損耗,如果已知40dBm的前向功率和20dBm的反向功率,那么我們可以計(jì)算出回波損耗是20dB,如果已知基站的輸出功率是20W、回波損耗是16dB,那么我們可以計(jì)算出反射功率是0.5W。通常我們把16 –24dB作為回波損耗的衡量標(biāo)準(zhǔn)。
    當(dāng)發(fā)射機(jī)到天線的發(fā)射通路上出現(xiàn)嚴(yán)重故障,會(huì)產(chǎn)生很低的回波損耗,比如射頻接頭松動(dòng)、天線故障、饋線損壞、避雷器擊穿以及濾波器/耦合器損壞,等等。這種嚴(yán)重的VSWR故障將會(huì)導(dǎo)致掉話、誤碼率升高以及小區(qū)覆蓋半徑變小等故障。
    從功率的角度看駐波比
    若以功率的觀點(diǎn)來看,駐波比可以表示為:
    SWR = (√Po + √Pr)/(√Po - √Pr)
    Po:進(jìn)入天線系統(tǒng)的功率
    Pr:從天線系統(tǒng)反射回來的功率
    經(jīng)過運(yùn)算SWR 與 Pr/Po (反射功率百分比)的關(guān)系如下:
    Pr/Po = [(SWR-1)/(SWR+1)]^2
    其實(shí)駐波比測(cè)試儀基本上就是功率表,它可以量測(cè)輸入功率及反射功率
    什么叫駐波?
    兩列振幅相同的相干波在同一直線上沿相反方向傳播時(shí)互相疊加而成的波,稱為駐波。
    特點(diǎn):波谷和波峰保持不動(dòng),波形不向前傳播,僅在平衡位置振動(dòng);波形在空間不移動(dòng)。
    一般在傳輸線上的電磁波由行波(向前傳輸?shù)牟?和反射波構(gòu)成,駐波比就是反映波停留的狀態(tài),如駐波比越大,波就越停留在原地,如果駐波比無窮大,就代表波是停留在原地.相反地,駐波比的倒數(shù)可以定義為行波系數(shù),它表示波行進(jìn)的狀態(tài),行波系數(shù)越大,代表波越向前行進(jìn)。


    圖 駐波和行波


    什么叫匹配?
    移動(dòng)通信系統(tǒng)中,發(fā)射機(jī)、天線、饋線、射頻連接頭以及避雷器等附屬設(shè)備需要用電纜接插件把這些設(shè)備部件連接起來,只有正確連接,方可保證設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常。在一般情況下,人們往往都更注重天線的方向、仰角、極化、頻率的選取等步驟,安裝調(diào)試步驟中往往忽視設(shè)備之間的連接,這些設(shè)備部件連接時(shí)從始至終都應(yīng)遵循“匹配”這一條原則。
    “匹配”,從功率的角度出發(fā)意味著的輸出功率,即在供電電路中使負(fù)載阻抗等于電源內(nèi)阻抗的共軛值(電阻相等,電抗大小相等,符號(hào)相反),稱作“匹配”。匹配的目的在于得到的輸出功率。 從傳輸線的角度出發(fā)意味著無損耗傳輸,即在應(yīng)用于傳輸線時(shí),使負(fù)載阻抗等于傳輸線的特性阻抗,稱作“匹配”。匹配的目的是消除負(fù)載引起的反射,避免發(fā)生駐波,使負(fù)載獲取功率。
    在移動(dòng)通信系統(tǒng)中,諸多的地方需要匹配。接收天線必須同發(fā)射天線有相同的極化,且旋向相同,以實(shí)現(xiàn)極化匹配接收全部能量。凡是饋線連接的各個(gè)部位及各部件間的連接都需要達(dá)到匹配。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中只要有不匹配的地方出現(xiàn),使信號(hào)在部件中間、饋線間產(chǎn)生反射,從而使信號(hào)質(zhì)量下降、噪聲增加。因此對(duì)安裝調(diào)試使用者而言,需要規(guī)規(guī)矩矩的做好每一步,確保系統(tǒng)匹配。

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