アンテナ調整用リターンロス・SWR計算機

整合状態を示すリターンロスの読み方

リターンロスは、負荷へ送られた信号に比べて反射信号がどの程度小さいかを示す量で、正のデシベル値として表します。アンテナ測定では、リターンロスが大きいほど、測定周波数におけるインピーダンス整合が一般に良好であり、信号源へ戻るエネルギーが少ないことを意味します。ゼロに近い値は強い反射を示し、大きな値は反射電圧が相対的に小さいことを示します。この計算機では、アンテナアナライザーやベクトルネットワークアナライザーで一般的に表示される正の表記を使用します。ゼロデシベル未満のS11など、符号付きのSパラメーター値ではなく、リターンロスとして表示された正の大きさを入力してください。たとえば、測定器がS11をマイナス20デシベルと表示する場合、対応するリターンロスはプラス20デシベルです。この変換は1つの測定点だけを扱います。周波数、基準インピーダンス、校正面、ケーブル損失、治具の影響は測定系に固有の条件として残ります。後で結果を比較する場合や、アンテナが調整目標を満たす証拠として使う場合は、それらの条件も別途記録してください。

反射係数とSWRの計算方法

この計算機は、まず10を「リターンロスの負値を20で割った値」で累乗し、デシベルを電圧反射係数の大きさへ変換します。次に、1にその大きさを加えた値を、1からその大きさを引いた値で割ってSWRを求めます。反射係数の大きさは無次元であり、ここで受け付ける正の入力では0から1の間になります。SWRも無次元で、1を下回ることはなく、整合が良くなるにつれて1へ近づきます。これらの式で使用するのは反射係数の大きさだけです。リターンロスだけでは位相角が分からないため、インピーダンスが誘導性か容量性かを判別したり、複素負荷インピーダンスを一意に決定したりすることはできません。結果は、有用なアンテナ調整精度を保ちながらJSON出力を安定させるため、一定の有効桁数に丸められます。アルゴリズムは解析的かつ決定論的であるため、同じ数値を入力すれば、ネットワークアクセス、参照表、運用周波数に関する仮定を用いず、ブラウザーでもAPIでも同じ結果が得られます。

アンテナ調整で結果を活用する方法

現場で分かりやすい指標が必要な場合はSWRを使用し、反射電圧の大きさを直接評価する場合は反射係数を使用してください。調整時には1つの周波数だけを最適化せず、予定している運用帯域全体で測定します。エレメントの移動、給電点形状の変更、整合回路の調整によって中心周波数が改善しても、帯域端の状態が悪化する場合があります。結果を比較するときは、校正、ケーブル、アダプター、電力レベル、基準面を同じ条件にそろえてください。ケーブルの減衰により反射波が戻る途中でも弱くなるため、送信機側で測定したリターンロスは、アンテナ端での実際の整合より良く見えることがあります。また、優れたSWRだけでアンテナの放射効率が高いとは判断できません。抵抗損失によって良好な整合が得られていても、電力が熱として失われている可能性があります。この変換は、帯域幅、放射特性、給電線の状態、測定器の不確かさを含むRF評価の一部としてご利用ください。自動検査では、各測定点を個別に送信し、その周波数と返された値を同じ測定記録に保存してください。