浅谈阻抗与驻波-BI4PDD

最近在群里经常看到玩无线电的朋友抱怨：同样的天线，谁的机器5W通哪里，自己却做不到，谁谁谁的信号比自己清晰而自己抄收不到。其实影响最终使用效果的因素有很多。今天我就班门弄斧一次，从最基本的天馈系统需要注意的两大核心指标——阻抗匹配跟驻波比来发表下个人的意见。

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1，为什么我们要阻抗匹配?BI4PDD

能源的功能有两种情况：一是做为负载的能量，既我们说的电力电源；二是作为负载的信息源，既我们说的“信号源”；作为电力电源，我们希望电源的内阻越小越好，即内阻消耗小而输出高，也就是效率要高;例如供电系统，作为电源的发电机，变压器等要内阻小。作为信号源，我们要求输出的信号功率越大越好，例如我们要喇叭的声音“洪亮”。

2，什么时候电台的输出功率最大，既“喇叭”最响？

（1）在电台内阻一定的情况下，当负载的电阻大于电台时，且越来越大时，虽然内阻消耗的能量小于天线，但总信号功率下降，天线得到的信号功率要下降，用数学的观点说就是“减函数”；

（2）在电台内阻一定的情况下，当负载的电阻小于电台时，且越来越小时，虽然总信号功率上升，但内阻消耗的能量大于负载，天线得到的信号功率要下降，用数学的观点说就是“增函数”；

（3）在电台内阻一定的情况下，只有当天线的电阻等于内阻时，内阻消耗的能量等于负载的能量，天线得到的信号功率最大，用数学观点说就是“最大值”。

即最终功率的大小需要减去消耗的功率，不匹配的损失用“损失功率”表示，损失功率在不匹配的变换如下：

损失功率= 阻抗差值/阻抗总和=(R2-R1)/(R2+R1)

假设R2=75Ω   ；R1=50Ω，

损失功率=阻抗差值/阻抗总和 =（75-50）/（75+50）=20%

电台的收发电路与天线有着各自不同的阻抗，连接电台的电缆也有着特定的阻抗，当天线通过连接电缆与电台相连接时，天线和馈线之间，电台和馈线之间都必须有相同的阻抗。这是为什么呢？从功率角度讲，只有在负载（天线）的阻抗和信号源（电台）内阻相同时负载才能得到最大功率。

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那么既然阻抗匹配才能做到信号的最大化，不匹配的情况下信号的能量去哪了呢？这里我们就引出另外一个名词——驻波比。

驻波比怎么产生的呢？

只有负载阻抗与信号源阻抗完全匹配，才能最大化地把信号从信号源传送到负载。如果负载和信号源不能做到完全匹配，部分信号就会反射回信号源，产生前向波和反向波，这两个信号组合在一起就形成了驻波。驻波比(VSWR)是指驻波的最大电平和最小电平的比值，它的大小从1:1（完全匹配）到∞。

驻波比的计算公式是：

SWR=R/r=(1+K)/(1-K)

反射系数K=(R-r)/(R+r)

(K为负值时表明相位相反)

公式中R和r分别是输出阻抗和输入阻抗。

当两个阻抗数值一样时，即达到完全匹配，反射系数K等于0，驻波比为1。这是一种理想的状况，实际上总存在反射，所以驻波比总是大于1的。

驻波比的可接受范围

驻波比等于1时，表示馈线和天线的阻抗完全匹配，此时高频能量全部被天线辐射出去，没有能量的反射损耗；驻波比为无穷大时，表示全反射，能量完全没有辐射出去。但是我们无法做到100%的负载和信号源阻抗匹配，总会有部分信号不可避免地被天线反射回来，所以需要确定一个范围作为衡量可接受的驻波比的标准。不一定追求1.1以下的驻波比，小于等于1.5都是可以接受的范围，96%的都发射出去了。这里我整理了一个表格大家可以参考下;

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%

可见，驻波比相对于阻抗的失配影响也不是那么的大，通常情况下，我们都比较关注驻波比，很少关注阻抗的匹配。很多新手买的简易设备也只能查看天线的驻波情况，而来自于更深层次的阻抗却不太关注。往往阻抗的不匹配，才是高高在上的驻波比的根源。还有一些HAM，一味追求驻波比，宁肯用75欧姆驻波1.3的天线，也不愿意用50欧姆驻波1.5的天线。希望这篇帖子能起到一点点的帮助，让大家在业余无线电的路上不再迷茫。