VSWR とリターンロス
VSWRとリターンロスは、同じ物理現象、つまりRFポートでのインピーダンスの不一致を表現する2つの方法です。どちらも反射係数 Γから導き出されますが、エンジニアはそれぞれ異なるコンテキストで使用します。VSWRはアンテナとケーブル、リターンロスはVNA測定の場合、リンクバジェットにはそれぞれを使用します。
VSWR (電圧定在波比)
VSWRは、ミスマッチを伝送線路の最大電圧と最小電圧の比率として表します。完全に一致するとVSWR = 1:1 となり、短絡回路またはオープン回路では VSWR = ∞ になります。
Advantages
- アンテナと伝送線路の作業が直感的に行えます
- エンジニアが視覚化する定在波パターンに直接関係します
- ほとんどのアンテナとコネクタのデータシートに記載
- シンプルなSWRメーターで簡単に測定できます
Disadvantages
- 非線形スケールは比較を困難にします（VSWR 2とVSWR 3の比較は50％悪くありません）
- 無次元の比率 — dB単位ではないため、dBリンクバジェットと組み合わせるのは難しい
- カスケードネットワーク分析にはあまり不便です
When to use
アンテナ、伝送線路、コネクタを指定する場合は VSWR を使用してください。ほとんどのアンテナデータシートには VSWR が指定されています。SWR メーターは VSWR を直接読み取ります。
リターン・ロス (RL)
リターンロスは、ミスマッチを反射電力と入射電力の比として表します（単位はdB）。リターン・ロスが大きいほど、マッチングが良くなります。パーフェクト・マッチはRL = ∞ dB、トータル・リフレクションは RL = 0 dB です。
Advantages
- 対数スケール — リンクバジェットに直接追加可能
- VNA測定およびSパラメータ分析に適しています (S11 = −RL)
- 試合の質向上に対するより直線的な認識
- フィルターおよびアンプ仕様の標準
Disadvantages
- 直観に反する:数値が大きいほど一致率が高い
- シンプルなSWRメーターから直接読み取ることはできません
- アクティブなデバイスでは負の値 (< 0 dB) が発生する可能性があり、混乱を招く
When to use
Sパラメータ分析、VNA測定、フィルタ仕様、リンクバジェットにはリターンロスを活用してください。VNA の S11 は −RL と数値的に等しくなります。
Key Differences
- ▸VSWR = (1 + |Γ|)/(1 − |Γ|); リターンロス = −20·log( |Γ|) — どちらも反射係数 Γから導出
- ▸リターンロスはdB（加算可能）単位、VSWRは無次元比（乗法）
- ▸VSWR 2:1 = 9.5 dB リターンロス、VSWR 1. 5:1 = 14 dB リターンロス
- ▸VNA は S11 = −RL と表示します (つまり、−20 dB S11 = 20 dB リターンロス = VSWR 1. 22:1)
- ▸アンテナの仕様はVSWRを使用し、フィルター/アンプの仕様はリターンロスを使用-どちらも同じミスマッチを示しています
Summary
シンプルなメーターや視覚的な直感が役立つアンテナや伝送線路の作業にはVSWRを選択してください。VNA 解析とシステムレベルの dB バジェティングにはリターンロスを選択してください。どちらも同じミスマッチを示しているので、コンバータを使って変換してください。
Frequently Asked Questions
VSWR 2:1 は良いのか悪いのか
VSWR 2:1 は、9.5 dB のリターンロスと約 11% の反射電力に相当します。ほとんどのアプリケーションでは問題ありませんが、顕著なミスマッチ損失が発生します。一般に、RF システムには VSWR < 1.5:1 (14 dB RL) が適していると考えられています。
VSWRをリターンロスに変換するにはどうすればよいですか？
RL (dB) = −20·log( (VSWR−1)/(VSWR+1))。VSWR/リターンロス計算ツールを使用すると、瞬時に変換できます。
VSWRではS11 = −20dBとはどういう意味ですか？
S11 = −20 dBはリターンロス= 20 dBを意味し、これはVSWR≈1. 22:1 に相当します。これは、反射電力がわずか 1% の場合の優れたインピーダンスマッチングです。
VSWRがリターンロスよりも重要なのはどのような場合ですか？
高出力トランスミッタでは、反射電力がPAを加熱するため、VSWRが重要です。VSWR が 3:1 の場合は 25% の電力が反射され（6 dB のリターンロス）、アンプに損傷を与える可能性があります。レシーバのノイズバジェットとしては、リターン・ロス・フレーミングの方が適しています。