1. 정재파 및 정재파비(진폭비)
ㅇ 정재파 (SW, Standing Wave)
- 진폭 크기는 같고 진행방향이 반대인 두 파(입사파,반사파)의 합
. 즉, 두 간섭파 간의 합성
.. [참고] 빛의 간섭 ☞ 보강간섭,소멸간섭 참조
* 사실상, 진행하는 파가 아니고 정지한채 진동 만 하는 파
ㅇ 정재파비 (SWR, Standing Wave Ratio)
- 정재파의 최대 진폭과 최소 진폭과의 비율
* 파동의 신호원 및 부하 양자간의 임피던스 정합 정도를 알 수 있음
ㅇ 전압 정재파 (VSW, Voltage Standing Wave)
- 전송선로 상에서, 부하로 입사되는 전압파와 부하에서 반사되어 나오는 전압파가,
서로 결합되어, 정지한채 최대,최소로 나타나는, 정재파 패턴
. 특정 지점에서, 입사파,반사파가 동위상으로 합쳐져, 전압이 최대 ({#|V|_{max}#})
. 다른 지점에서, 입사파,반사파가 역위상으로 합쳐져, 전압이 최소 ({#|V|_{min}#})
ㅇ 전압 정재파비 (VSWR, Voltage Standing Wave Ratio)
- 전압 정재파(VSW)의 진폭에서 최대값과 최소값의 비(比)
[# VSWR = \frac{|V|_{max}}{|V|_{min}}
= \frac{\small{최대진폭크기}}{\small{최소진폭크기}}
= \frac{V_{m}(1+|\Gamma_L|)}{V_{m}(1-|\Gamma_L|)}
= \frac{1+|\Gamma_L|}{1-|\Gamma_L|} #]
. {#|V|_{max}#} : 최대 전압 진폭 크기, {#|V|_{max}#} : 최소 전압 진폭 크기
. {#V_{m}#} : 전압파 진폭
. {#|\Gamma_L|#}: 부하단자에서의 반사계수
.. 반사계수 {#|\Gamma_L|#}가 증가하면, {#|V|_{max}/|V|_{min}#} 비(比)가 증가함
.. 따라서, 전송선로 부정합도 심해짐
2. 전압 정재파비(VSWR)의 의미
ㅇ 전압 정재파 패턴 상의 `최대/최소 진폭 比`
- 최대 절대 전압 진폭 대비 최소 절대 전압 진폭의 比 : 1 ≤ VSWR < ∞
ㅇ `정합성 척도`
- VSWR 수치는, `전송선로 특성 임피던스`와 `종단 부하 임피던스`가,
. 어느 정도 잘 맞춰졌는지의 정합 정도를 나타내는 척도로서 사용됨
.. 통상, 안테나와 급전선 부위의 임피던스 정합성 정도를 나타내는데 사용됨
※ 한편, 전압 정재파비(VSWR)의 두 극단은?
* (종단(Termination) 형태에 따라 다음 2가지로 구분 가능)
- 종단 임피던스 정합시 : VSWR = 1
. 실용적으로, 통상 1.2 이하이면 임피던스 정합으로 간주하곤 함
- 종단 단락시 및 개방시 : VSWR = ∞
. ZL = 0 또는 ZL = ∞일 때, VSWR = ∞이 됨 (∵ 입사파가 전부 반사됨)
.. ZL = 0 (종단 단락) → (완전 반사, Γ= −1, 위상 반전 발생)
.. ZL = ∞ (종단 개방) → (완전 반사, Γ= 1, 위상 반전 없음)
ㅇ 사실상, 반사손실과 같은 의미 (즉, 반사 정도를 다른 척도로 표현)
- 전압 정재파비 (VSWR) → 선형 비율 (무차원)
- 반사손실 (리턴로스, RL) → 로그 스케일 (dB)
3. 전압 정재파비(VSWR)의 주요 측정 방법
ㅇ 직접 전압 측정법 (Slotted Line Method)
- 전송선로에 슬롯과 프로브를 설치해, 전압 분포의 최대,최소를 직접 측정하여 VSWR 계산
. 원리가 단순하고 이해가 쉽고, 실제 선로 위의 전압 분포를 직접 확인 가능하나,
. 장치가 크고 불편 부정확하여, 이론 검증/교육용으로 만 적합
ㅇ 반사계수 측정법 (RF 네트워크 분석기를 활용)
- VNA로 반사계수(S11)를 측정하고 이를 VSWR로 환산
. 가장 정밀한 측정 가능
ㅇ 전력 측정법 (방향성 결합기 + 전력계 활용)
- 진행파 전력과 반사파 전력을 분리 측정해 전력비로 VSWR 산출
. 직관적이고 저렴하여, 통신 장비,송신기,안테나 현장 점검 시 널리 사용