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VSWRとリターンロスの計算式
電波に関して上の両項目の意味や計算方法、因果関係を教えてください。両者が表裏の関係であることはわかりますが具体的にどのようなものかイメージがわきません。たとえばVSWRが１．５のときにリターンロスが１５ｄBということ（対比表でみて）ですが具体的にはどういう意味でしょうか？
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式の関係は回答が既にありますので、感覚的な話をします。 VSWRもリターンロスも原点は反射係数Γです。アンテナ端子から入力した電力の何割が反射されて戻って来るかを示すものです。反射係数が大きい程、電力をきちんと伝達出来てないので、無線機器としては性能が悪いと言えます。VSWRもリターンロスも表示方法の一種に過ぎません。 リターンロス１０ｄBというのは、入射した電力のうち、０．１倍（１０％）が反射されて戻ってくるという事です。２０ｄBなら0.01倍（１％）です。電気の世界では「何倍」で表示すると計算が感覚で分からないため、デシベル表示にします。どの程度判りやすいかはここでは説明を省きますが、この表示方法には欠点があります。 リターンロス２０ｄBと３０ｄB、この数字を見てどう思いますか？うわっ１０ｄBも違うじゃないか、１０倍違うじゃんか！！と思いますよね。ところが、「何倍」で計算すると、２０ｄB→0.01倍（１％）、３０ｄB→0.001倍（０．１％）、そりゃ確かに１０倍違うけど、、、実際の無線機器で入射電力の９９％がきちんと伝達されて残りの１％が反射されて戻って来たとしても、全然OKですよ。１％（２０ｄB)の反射が０．１％（３０ｄB)の反射になったからといって大した違いはありません。どちらにしても入射電力の大部分はきちんと伝達されてますので、２０ｄBが３０ｄBになっても無意味です。もちろん０ｄBが１０ｄBになったらエライ違いです。０ｄBと言ったら入力電力の全部が反射されて戻って来ることを示しますから。 つまり反射係数のデシベル表示においては始めの０～２０ｄBあたりまでは重要でも、それ以上数字が大きくなってもどうでもいい数値なのです。ボク、頑張って改良しました、リターンロス２０ｄBを改善して３０ｄBにしました、などと言ったらシバキ倒されます（笑）。 これがVSWRになると話が変わって来ます。 物理的には電力が反射される時に生じる定在波の比で反射の大きさを表現したものです。反射ゼロつまり入力電力の全部が効率良く伝達される時、リターンロス∞、VSWR=1です。VSWRは常に１より大きな数値で、１に近い程反射が少ないです。２０ｄBとか４０ｄBなどの場合、1.02と１.0002なるので「ふんふん、性能いいのね、どっちでも大差ないけど」と言えます。 リターンロスで２０、３０ｄBが必要な分野ってあるだろうか？私は知りませんが、もしあったら当然デシベル表示です。VSWR=1.02が1.002になったとか言っても、実用的な表示とは言い難いです。 以上、感覚的なというか概念的な説明です。 なお、反射係数と言っても電圧反射係数、電力反射係数の２種類あります。通常は電圧反射係数ですが、上記の説明では概念的説明のため混在しており数値は少し違ってます。
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- soramist
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>アンテナまで届いたRFの一部が反射してケーブルを伝ってSWR計でカウントされる、という考え方でいいんでしょうか？ そのとおりです。 送信機からアンテナに向かって行く信号（電圧・電流）を「進行波」といいます。 ケーブルとアンテナとが整合していない場合、信号は接続端で反射され、 送信機の方へ返って行きます。 これを「反射波」といいます。 整合の度合いにより、反射波の大きさは変わります。 SWR計は、この進行波と反射波の大きさを測っているのです。（詳細後述） 進行波と反射波を、わかりやすく表現した画像がありましたので、添付します。 「定在波ってなに？」のところを見てください。」 左から右へ向かう黒い太線が進行波です。 右から左へ向かう細い黒線が反射波です。 http://www8.plala.or.jp/ap2/chishiki/teizaiha.html この書き込みには一部問題がありますので、補足します。（「定在波比」のところ）」 「・・・反射係数を測定してみようと思っても測定できません。なんでかといいますと、 進行波と反射波が合成されて定在波になっているので、進行波だけの電圧、 反射波だけの電圧というのが分からないからです。 これは誤りです。 リターンロスを求めるには、「方向性結合器」というものを使い、進行波、 反射波を別々に測って、その比率を出します。 SWR計は、この方向性結合器の原理を応用したものです。 反射波の進行波に対する比率を、「リターンロス」といいます。 反射係数（反射波の進行波に対する比）が0.2であれば、 RL=-20log0.2=-13.98dB 一般には反射波は進行波より小さいので、マイナスになります。 マイナスになることがわかりきっているので、ふつうはマイナスを付けないで読みます。 >VSWRが1.5のときにリターンロスが15ｄBということですが、具体的にはどういう意味でしょうか？ 正確には上記のように、13.98dBですね。 反射係数が測定されたことで、リターンロスが計算できます。 また、SWRが計算で求まります。 SWR=（１＋Γ）/（１－Γ）=(1+0.2)/(1-0.2)=1.5 SWRからリターンロスが求まるのではありません。 先ず反射係数が測定され、これからリターンロスやSWRが計算されるのです。 SWRは1より大きい数で、数字的にわかりやすいので、アマチュアの方によく使われます。 リターンロスは、大きさが感覚的に捕らえやすいので、ややレベルの高い人、現場技術者に好んで使われます。 送り込む電力が1Ｗのとき、SWR1.5すなわちリターンロス13.98dBであれば、 反射電力は、0.04Ｗと計算されます。 （３箇所だけ数値を入れて「計算」をクリックしてください） http://gate.ruru.ne.jp/rfdn/Tools/LossForm.asp#p1 CM型SWR計の原理図です。 左側のダイオードは進行波のみを検出するように作られています。 右側のダイオードは反射波のみを検出するように作られています。 http://www.kuranishi.co.jp/products/yourvoice/imp4.pdf#search='蜿榊ー・崕蜉・ 測定方法は、先ず進行波の方のVRを調整して、メーターがいっぱいに振れるように設定します。 次にメーターを反射波の方へ切り替えて目盛りを読めば、「進行波に対する反射波の大きさ」がわかります。 目盛りをSWRで目盛ったものが「SWR計」です。 参考資料を添付します。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%AE%9A%E5%9C%A8%E6%B3%A2%E6%AF%94 http://www.flyhigh.co.jp/Session/Microwave/RL_VS_etc.html
お礼
ありがとうございます。まだまだ自分には難しいところですが進行波、反射波の意味がわかってきました。
- Piazzolla
- ベストアンサー率44% (88/196)
VSWR＝1.5より、反射係数Γを求めます。 VSWR＝（１＋Γ）/（１－Γ） 1.5＝１＋Γ）/（１－Γ） Γ＝0.2 リターンロスは、単にこれをデシベルであらわしたものです。 Γを電圧反射係数とすれば、 リターンロス＝20*Log(10)Γ ＝20*Log(10)0.2 ≒-15ｄB 計算上はマイナスとなりますが、マイナスはつけません。 ●http://www.mwave-lab.jp/vswr_return_loss.htm ●http://www.mogami.com/cad/vswr.html
お礼
ご回答ありがとうございます。
- nrb
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リターンロスが１５ｄBて計算しにくいので １０ｄBで計算しましょうね 無線機→SWR計→ケーブル→アンテナ 無線機１０W ケーブルロス１０ｄB とすると アンテナに届く電力は１Wですね ここで反射が０．１Wならば・・ SWR系に反射電力が届く量は０．０１Wとなります ここで SWR計で表示されるのは 進行電力 １０W 反射電力 ０．０１Wとなりますね 所が実際はケーブルロス（リターンロス）があるので 実際の空中線の 進行電力 １W 反射電力 ０．１Wとなりますね これが実際はこの値です で SWR計で表示されるのは 進行電力 １０W 反射電力 ０．０１Wと これを補正するための数値がリターンロスなんですね 正確に測るには 無線機→ケーブル→SWR計→アンテナ で計れば 進行電力 １W 反射電力 ０．１W ですよね 要は 無線機→SWR計→ケーブル→アンテナ で測定したのを 正しい値に補正すのための物です これを対数にあらわした補正表なんですよね
お礼
ありがとうございます。簡単に書いていただいて助かるのですがまだ少しわかっていないところがありますのでご教示ください。
補足
初歩的な質問ですみません。「反射電力が届く量は０．０１W」ということですが反射電力、の概念がもう一つ理解できていません。アンテナまで届いたRFの一部が反射してケーブルを伝ってSWR計でカウントされる、という考え方でいいんでしょうか？
お礼
ありがとうございます。デシベル表示自体に不慣れなのですがかなり感覚がわかってきました。