Standing Wave Ratio (SWR)
개요
정재파비(SWR) 또는 전압정재파비(VSWR)는 회로를 통과한 출력 대비 정재파(반사파가 발생해 합성된 파형)의 전압비를 나타낸다. 정재파라 불리는 이유는 반사 전압과 입사 전압의 파형이 합성될 때 제자리에서 진동하는 듯한 파형을 보이기 때문이다. 정재파비가 1에 가깝게 낮을 수록 온전한 전력이 통과하는 것이고 무한대에 가까울수록 전력이 덜 통과하는 것이다.
그림은 정재파비가 무한대일 때인 최대 정재파의 모습이다.
- 서로 접속한 도체 사이에 임피던스 차이가 존재하면 교류 전류의 일부가 통과하지 못하면서 반사파가 발생해 정재파비가 높아진다. 따라서 송신 선로를 송신기의 임피던스(보통 50Ω)에 맞추어야 하는데 커넥터와 케이블은 정격 임피던스 제품을 사용해야 하고, 안테나와 임피던스 차이가 있을 경우 임피던스를 정합하기 위한 튜너가 필요하다.
- 안테나를 실내에서 운용하거나 안테나 주변에 장애물이 있어도 방사된 전파가 반사되어 안테나로 되돌아와 송신 회로에 반사파가 발생하므로 정재파비가 높아진다.
계산
반사 계수
정재파비를 계산하기 위해서는 우선 반사 계수(Reflection Coefficient)에 대해 알 필요가 있다.
반사 계수 [math]\displaystyle{ \Gamma }[/math]는 다음과 같이 입사 전압 대비 반사 전압의 비로 나타내며, 주로 역방향으로 반사되는 경우를 고려하게 되므로 이때 반사 계수는 음수가 된다.
[math]\displaystyle{ \Gamma=\frac{V_\mathrm{R}}{V_\mathrm{I}} }[/math]
반사 손실(Return Loss)의 비는 dB(데시벨)로 나타낼 수도 있다. 통과하는 정도(정방향 손실)를 기준으로 하기 때문에 높을수록 좋으며, 전압 속성이기 때문에 계산 과정에서 제곱한다.
[math]\displaystyle{ Loss_\mathrm{R}=(-10\log_{10}|\Gamma|)^2=-20\log_{10}|\Gamma| }[/math]
정재파비
정재파비는 반사 계수의 절대값을 이용해 최종적으로 다음과 같이 입사 전압에서 반사파를 제외한 전압 계수(간단히 말해 통과하여 출력되는 전압) 대비 정재파(입사파와 반사파의 전압비의 합)의 전압 계수로 나타내진다.
[math]\displaystyle{ \mathrm{SWR}=\frac{1+|\Gamma|}{1-|\Gamma|} }[/math]
정재파비는 항상 1 이상이 되고 1에 가깝게 낮을 수록 좋으며, 반사파가 존재하지 않는 경우는 현실적으로 불가능하기 때문에 정수 1보다는 항상 크다.
환산표
| 정재파비 [math]\displaystyle{ \mathrm{SWR} }[/math] |
반사 계수 [math]\displaystyle{ |\Gamma| }[/math] |
반사 손실 (dB) |
출력 손실 (%) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 0.00 | [math]\displaystyle{ \infty }[/math] | 0.00
|
| 1.05 | 0.02 | 32.26 | 0.06
|
| 1.10 | 0.05 | 26.44 | 0.23
|
| 1.15 | 0.07 | 23.13 | 0.49
|
| 1.20 | 0.09 | 20.83 | 0.83
|
| 1.25 | 0.11 | 19.09 | 1.23
|
| 1.30 | 0.13 | 17.69 | 1.70
|
| 1.35 | 0.15 | 16.54 | 2.22
|
| 1.40 | 0.17 | 15.56 | 2.78
|
| 1.45 | 0.18 | 14.72 | 3.37
|
| 1.50 | 0.20 | 13.98 | 4.00 |
| 정재파비 [math]\displaystyle{ \mathrm{SWR} }[/math] |
반사 계수 [math]\displaystyle{ |\Gamma| }[/math] |
반사 손실 (dB) |
출력 손실 (%) |
| 1.60 | 0.23 | 12.74 | 5.33
|
| 1.70 | 0.26 | 11.73 | 6.72
|
| 1.80 | 0.29 | 10.88 | 8.16
|
| 1.90 | 0.31 | 10.16 | 9.63
|
| 2.00 | 0.33 | 9.54 | 11.11
|
| 2.10 | 0.35 | 9.00 | 12.60
|
| 2.20 | 0.38 | 8.52 | 14.06
|
| 2.30 | 0.39 | 8.09 | 15.52
|
| 2.40 | 0.41 | 7.71 | 16.96
|
| 2.50 | 0.43 | 7.36 | 18.36 |
| 정재파비 [math]\displaystyle{ \mathrm{SWR} }[/math] |
반사 계수 [math]\displaystyle{ |\Gamma| }[/math] |
반사 손실 (dB) |
출력 손실 (%) |
| 3.00 | 0.50 | 6.02 | 25.00
|
| 3.50 | 0.56 | 5.11 | 30.86
|
| 4.00 | 0.60 | 4.44 | 36.00
|
| 4.50 | 0.64 | 3.93 | 40.50
|
| 5.00 | 0.67 | 3.52 | 44.45
|
| 6.00 | 0.71 | 2.92 | 51.01
|
| 7.00 | 0.75 | 2.50 | 56.25
|
| 8.00 | 0.78 | 2.18 | 60.50
|
| 9.00 | 0.80 | 1.94 | 64.00
|
| 10.00 | 0.81 | 1.74 | 66.39
|
| [math]\displaystyle{ \infty }[/math] | 1.00 | 0.00 | 100.00
|