Współczynnik fali stojącej

Radio CB Onwa MK-2 z miernikiem SWR

Współczynnik fali stojącej, WFS (Szablon:Ang.) – bezwymiarowy parametr będący miarą dopasowania impedancji obciążeń do impedancji charakterystycznej linii przesyłowej lub falowodu. Niedopasowanie impedancji powoduje odbicie części fali od końca linii, odbita fala biegnąca w linii w kierunku przeciwnym do fali nadawanej tworzy w linii przesyłowej falę stojącą.

Współczynnik fali stojącej określa się jako stosunek amplitudy maksymalnej (w strzałce fali stojącej) do amplitudy minimalnej (w węźle fali stojącej) w linii zasilającej odbiornik. W linii przesyłającej falę elektromagnetyczną mierzoną wielkością jest napięcie elektryczne.

$\text{SWR}=\frac{|V_{\text{max}}|}{|V_{\text{min}}|}$

Maksymalna amplituda fali w linii jest równa sumie amplitudy fali nadawanej i odbitej, a w węźle różnicy tych amplitud. Określając amplitudę fali odbitej przez współczynnik odbicia i jego zależność od impedancji. Uwzględniając, że moc fali jest proporcjonalna do kwadratu jej amplitudy:

$\mathrm{\Gamma }=\frac{V_r}{V_f}=\frac{Z_L-Z_o}{Z_L+Z_o}$

$\begin{array}{cc}|V_{\text{max}}|& =|V_f|+|V_r|\\ & =|V_f|+|\mathrm{\Gamma }{V}_f|\\ & =(1+|\mathrm{\Gamma }|)|V_f|.\end{array}$

$\begin{array}{cc}|V_{\text{min}}|& =|V_f|-|V_r|\\ & =|V_f|-|\mathrm{\Gamma }{V}_f|\\ & =(1-|\mathrm{\Gamma }|)|V_f|.\end{array}$

$\text{SWR}=\frac{|V_{\text{max}}|}{|V_{\text{min}}|}=\frac{1+|\mathrm{\Gamma }|}{1-|\mathrm{\Gamma }|}$

$\text{SWR}=\frac{1+\sqrt{P_r/P_f}}{1-\sqrt{P_r/P_f}}$

gdzie:

$V_f,P_f$ – amplituda i moc fali padającej,

$V_r,P_r$ – amplituda i moc fali odbitej.

$\mathrm{\Gamma }$ – współczynnik odbicia

WFS (SWR) może przyjmować wartość od 1 do ∞.

WFS = 1, gdy amplituda fali odbitej jest równa 0, a cała moc ze źródła jest dostarczana do odbiornika. Przy idealnym dopasowaniu impedancja obciążenia = impedancji linii, zachodzi dopasowanie.

WFS > 1, gdy obciążenie jest niedopasowane do linii i powstaje tzw. fala odbita, która powraca do nadajnika. W skrajnych przypadkach duży WFS może spowodować uszkodzenie linii transmisyjnej albo nawet nadajnika.

Do pomiaru WFS stosuje się pasywne urządzenia zwane reflektometrami.