VSWR (Voltage Standing Wave Ratio)

Das Stehwellenverhältnis (Voltage Standing Wave Ratio, VSWR) beschreibt, wie effizient Hochfrequenzleistung (RF) von einer Quelle über eine Übertragungsleitung zu einer Last, beispielsweise einer Antenne, übertragen wird. Es zeigt den Grad der Impedanzanpassung an und wird als Verhältnis ausgedrückt (z. B. 1,2:1).

Ein VSWR von 1:1 zeigt eine perfekte Anpassung ohne reflektierte Leistung an. Höhere Werte deuten auf eine stärkere Fehlanpassung und erhöhte Reflektion hin.

Mathematische Berechnung

Das VSWR wird aus dem Reflexionsfaktor (Γ) berechnet:

VSWR = (1 + |Γ|) / (1 - |Γ|)

wobei:

• Γ = Reflexionsfaktor (einheitslos)

• |Γ| = Betrag des Reflexionsfaktors

Der Reflexionsfaktor basiert auf der Impedanzfehlanpassung:

Γ = (Z_L - Z_0) / (Z_L + Z_0)

wobei:

• Z_L = Lastimpedanz (Ω)

• Z_0 = Wellenwiderstand der Übertragungsleitung (Ω)

Alternativ kann das VSWR über die vorwärtsgerichtete und reflektierte Leistung ausgedrückt werden:

VSWR = (√(P_forward / P_reflected) + 1) / (√(P_forward / P_reflected) - 1)

Bedeutung und praktische Anwendungen

• Ein VSWR von 1,5:1 in einem 50-Ohm-System deutet auf eine Fehlanpassung hin, bei der Z_L etwa 75 Ω oder 33,3 Ω beträgt und etwa 4 % der Leistung reflektiert werden.

• VSWR < 1,5:1 gilt typischerweise als akzeptabel für verlustarme Systeme.

• VSWR > 2:1 kann zu erheblichen Leistungsverlusten, Signalverzerrungen oder Belastung des Senders führen.

VSWR ist entscheidend in:

• Telekommunikation – Sicherstellung einer effizienten HF-Leistungsübertragung

• Rundfunksystemen – Minimierung stehender Wellen auf Antennenleitungen

• Radar- und HF-Modulen – Vermeidung von Geräteschäden durch Reflektion

Ingenieure nutzen VSWR-Messungen, um die Anpassung von Antennen, Kabelverbindungen und Übertragungsleitungen zu bewerten und zu optimieren.