VSWR và suy hao phản hồi là gì?
Trong kỹ thuật RF và vi ba, hệ số phản xạ \(\lvert\Gamma\rvert\) cho biết một phần tín hiệu bị dội ngược lại từ tải (anten, cáp, bộ khuếch đại) do lệch trở kháng. Từ \(\lvert\Gamma\rvert\), bạn có thể suy ra hai chỉ số đánh giá quen thuộc: tỷ số sóng đứng điện áp (VSWR) và suy hao phản hồi (return loss) tính bằng decibel. Công cụ này chuyển đổi qua lại giữa các đại lượng đó một cách linh hoạt, đồng thời cho biết suy hao do lệch trở kháng và công suất phản xạ.
Cách sử dụng
Hãy chọn đại lượng mà bạn đã biết. Nhập độ lớn hệ số phản xạ \(\lvert\Gamma\rvert\) (từ 0 đến 1), hoặc nhập suy hao phản hồi theo dB. Máy tính sẽ tự động tính các đại lượng còn lại. Khi phối hợp hoàn hảo, \(\lvert\Gamma\rvert = 0\), VSWR = 1:1 và suy hao phản hồi là vô cùng; khi phản xạ toàn phần, \(\lvert\Gamma\rvert = 1\) và VSWR = ∞.
Giải thích các công thức
VSWR được định nghĩa là $$\text{VSWR} = \frac{1 + \lvert\Gamma\rvert}{1 - \lvert\Gamma\rvert}$$ tức tỷ số giữa đỉnh và đáy của sóng đứng trên đường truyền. Suy hao phản hồi là \(\text{RL} = -20\cdot\log_{10}(\lvert\Gamma\rvert)\) dB — con số dương càng lớn thì công suất phản xạ càng nhỏ. Suy hao do lệch trở kháng = \(-10\cdot\log_{10}(1 - \lvert\Gamma\rvert^{2})\) dB, thể hiện phần công suất bị mất vì phản xạ; còn công suất phản xạ tính theo phần trăm bằng \(\lvert\Gamma\rvert^{2} \times 100\).
Ví dụ minh họa
Giả sử \(\lvert\Gamma\rvert = 0{,}2\). Khi đó $$\text{VSWR} = \frac{1 + 0{,}2}{1 - 0{,}2} = \frac{1{,}2}{0{,}8} = 1{,}5:1$$ Suy hao phản hồi = \(-20\cdot\log_{10}(0{,}2) \approx 13{,}98\) dB. Công suất phản xạ = \(0{,}2^{2} \times 100 = 4\%\), và suy hao do lệch trở kháng = \(-10\cdot\log_{10}(1 - 0{,}04) \approx 0{,}177\) dB.
Câu hỏi thường gặp
VSWR bao nhiêu là chấp nhận được? Nhiều hệ thống anten đặt mục tiêu VSWR ≤ 1,5:1 (suy hao phản hồi ≥ 14 dB). Mức dưới 2:1 thường là ổn cho các ứng dụng phổ thông.
Suy hao phản hồi càng cao càng tốt phải không? Đúng vậy — suy hao phản hồi cao hơn (tính bằng dB) đồng nghĩa với ít công suất bị phản xạ hơn và phối hợp tốt hơn.
Kết quả này có phụ thuộc vào trở kháng không? Không. Các phép chuyển đổi này chỉ cần \(\lvert\Gamma\rvert\); trở kháng nền (ví dụ 50 Ω) quyết định giá trị \(\lvert\Gamma\rvert\) nhưng không cần dùng ở đây.
