天线驻波比、回波损耗和传输损耗

驻波比、回波损耗和传输损耗都是射频和微波工程中衡量信号传输性能的重要指标，但它们的物理意义和用途有所不同。

驻波比 (SWR / VSWR)

定义：驻波比 (Standing Wave Ratio, SWR) 或电压驻波比 (Voltage Standing Wave Ratio, VSWR) 是衡量传输线（如同轴电缆）与天线之间阻抗匹配程度的一个参数。驻波比越接近1，表示传输线和天线的阻抗匹配越好，信号的传输效率越高。

VSWR = 1 表示完美匹配，没有任何信号反射。通常，设计中希望 VSWR 小于 1.5 以保证较低的反射损耗。

假设一个天线系统的传输线阻抗为50欧姆，天线的输入阻抗也是50欧姆，那么驻波比接近1，说明阻抗匹配良好，几乎没有信号反射。如果天线阻抗不匹配，如75欧姆，VSWR 会增加，信号的反射损耗也会增加。驻波比常用于天线系统设计和调试，帮助判断天线与馈线的匹配情况。

定义：回波损耗是衡量发射器到天线的信号反射量。它表示发射到天线的信号中有多少功率被反射回发射器。回波损耗越大，说明反射越少，传输效率越高。

回波损耗的理想值是越大越好，常见目标是大于15 dB。回波损耗值越高，反射的能量越少。

如果回波损耗为30 dB，说明反射的信号仅占发射信号的0.1%。而如果回波损耗为10 dB，说明反射的信号占发射信号的10%，传输效率较低。

回波损耗通常用于检测天线、传输线与系统的阻抗匹配情况，帮助减少反射和信号损失。

回波损耗的数值越大，实际上是指反射的功率越小，传输的效率越高。这点看起来和直觉有些相反，主要是因为回波损耗的数值是负的，它的单位是分贝（dB），表示的是功率的衰减量。

定义：传输损耗是指信号在传输介质（如电缆、波导或光纤）中传播时，由于介质本身的损耗而导致的信号衰减。这种损耗主要由电缆的电阻、导体的电导率、介质的介电常数、以及环境因素如温度、湿度等引起。

传输损耗通常以 dB/m 或 dB/km 为单位。

一个10米长的同轴电缆，其传输损耗为每米0.5 dB，那么通过这根电缆的信号将损失5 dB的功率。如果信号源输出为10 W，那么经过这根电缆后到达天线的功率仅为3.16 W。

传输损耗通常用于评估长距离信号传输的衰减情况。例如在基站到天线的馈线系统中，选择低损耗的同轴电缆或波导以减少传输损耗。

**驻波比 (SWR / VSWR)**：用于衡量天线和传输线的阻抗匹配，反映传输线上的反射电压和入射电压之间的比值。VSWR越接近1表示匹配越好，反射越少。
**回波损耗 (Return Loss)**：反映了从天线反射回发射器的信号损失，回波损耗越大，反射越少，表示匹配效果更好。回波损耗常用于评估天线匹配的反射性能。
**传输损耗 (Transmission Loss)**：衡量信号在传输线（如同轴电缆或波导）中的衰减，传输损耗主要与传输介质的特性有关，而不是匹配问题。它反映了信号经过介质时因各种物理因素导致的能量损耗。

实例1：天线调试
在调试天线时，工程师可能会使用网络分析仪测量天线的驻波比和回波损耗。如果发现驻波比大于1.5，说明天线与传输线之间有较大的阻抗不匹配，必须通过调节天线长度或使用阻抗匹配器来降低驻波比，同时提高回波损耗。回波损耗如果小于10 dB，可能会导致较大的反射，损害发射器。
实例2：电缆选型
在选择长距离信号传输电缆时，必须考虑传输损耗。比如在基站与天线之间使用的馈线，工程师会选择低损耗的同轴电缆或波导以确保信号的最小衰减。假如传输损耗过大，信号在到达天线前可能已损耗过多，从而影响通信质量。

通过合理理解和运用驻波比、回波损耗和传输损耗的概念，可以显著提升射频系统的传输性能和可靠性。