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用語集 › 無線工学 › 空中線・伝搬

定在波比（SWR）と反射 えすだぶりゅーあーる

4アマ 3アマ 三陸特 二陸特 一陸技

給電線上の進行波と反射波が重なってできる定在波の、電圧の最大値と最小値の比。アンテナと給電線の整合がとれていれば反射がなく SWR＝1、不整合ほど大きくなる。SWR メータで測る。

試験ではここ

「整合が完全なときの SWR の値」は 1（0 や無限大ではない）。「SWR メータで測れるもの」は定在波比、「使う場面」はアンテナと給電線の整合状態の確認。不整合だと反射波で定在波が立ち、給電線の損失が増え送信機の終段に負担がかかる。ディップメータは共振周波数で、SWR は測れない。

送信機から送った電力がアンテナで全部電波になれば、給電線には行きの波（進行波）だけが流れます。アンテナのインピーダンスが給電線と合っていないと、一部がはね返って戻りの波（反射波）になります。行きと戻りが重なると、線の上に動かない山と谷の模様（定在波）ができます。その山と谷の高さの比が SWR です。

進行波・反射波・定在波
整合時は電圧が一様（SWR＝1）。不整合では進行波と反射波が重なり λ/2 ごとに山と谷ができる
定在波比の定義
\mathrm{SWR} = \dfrac{V_{\max}}{V_{\min}} = \dfrac{1+|\Gamma|}{1-|\Gamma|}

Vmax・Vmin は給電線上の電圧の最大・最小。Γ（反射係数）は反射波と進行波の振幅の比。反射がなければ Γ = 0 で SWR = 1

反射係数とインピーダンス
\Gamma = \dfrac{Z_L - Z_0}{Z_L + Z_0}

ZL はアンテナの給電点インピーダンス、Z0 は給電線の特性インピーダンス。ZL = Z0 のとき Γ = 0。ZL が純抵抗なら SWR = ZL / Z0 またはその逆数（大きい方 ÷ 小さい方）

SWR の値と状態

  1. SWR＝1 完全整合。反射波なし。給電線の電圧はどこでも同じ
  2. SWR が 1 より大きい 不整合。反射波が戻り、定在波が立つ。給電線の損失が増え、送信機の終段に負担がかかる
  3. SWR＝無限大 先端が開放または短絡。全反射。電力はまったく放射されない
反射係数 Γ と SWR
反射係数 Γ と SWR の関係。Γ＝0 で SWR＝1、Γ＝1 で無限大

送信機とアンテナの間の給電線に挿入し、進行波電力と反射波電力を検出して SWR を指示する測定器です。アンテナと給電線の整合状態を調べるときに使います。周波数・抵抗・変調度は測れません。共振周波数を測るのはディップメータで、ディップメータでは SWR は測れません。

SWR メータの接続
送信機とアンテナの間に SWR メータを挿入。進行波と反射波の電力から SWR を読む

典型問題の解き方（50〔Ω〕の同軸に 75〔Ω〕のアンテナをつないだときの SWR）

手順

  1. 反射係数を出す Γ = (75 − 50) / (75 + 50) = 25 / 125 = 0.2
  2. SWR に直す SWR = (1 + 0.2) / (1 − 0.2) = 1.2 / 0.8 = 1.5
  3. 確認 純抵抗なら大きい方 ÷ 小さい方で 75 / 50 = 1.5。反射電力は Γ² = 0.04 で全体の 4〔%〕
ひっかけ

「整合がとれたときの SWR」は 1 です。0 と答えさせる肢が必ずあります。50 は同軸の特性インピーダンス〔Ω〕であって SWR ではありません。不整合で「指向性が鋭くなる」「発振周波数が変動する」「SWR が 1 に近づく」はすべて誤りで、起きるのは反射波による定在波と損失の増加です。

上部の看板「整合＝反射なし＝SWR 1
整合＝反射なし＝SWR 1。戻ってきた電力は熱と終段の負担になる

この用語を押さえる問題

3アマ ・ ブートラボ オリジナル問題 無線工学 No.2 問28

アンテナと給電線の整合が完全にとれているときの定在波比（SWR）の値は、次のうちどれか。

正答: 1

正しい。整合がとれていると反射波が生じず、進行波だけになるので給電線上に定在波が立たず SWR＝1 となる。SWR が 1 に近いほど整合が良く、給電線の損失も小さい。

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3アマ ・ ブートラボ オリジナル問題 無線工学 No.3 問28

アンテナと給電線の整合がとれていないときに起こる現象として、正しいのは次のうちどれか。

正答: 給電線上に反射波が生じて定在波が立ち、給電線の損失が増える。

正しい。アンテナの給電点インピーダンスと給電線の特性インピーダンスが異なると、電力の一部がアンテナで反射して送信機側へ戻る。進行波と反射波が重なって定在波が生じ、SWR が大きくなって給電線の損失が増え、送信機の終段にも負担がかかる。

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4アマ ・ 日本無線協会 CBT例題 無線工学 No.2 問24

SWR メータで測定できるのは、次のうちどれか。

正答: 定在波比

SWR メータは給電線に挿入して進行波電力と反射波電力を検出し、その比から定在波比（SWR）を指示する。アンテナと給電線の整合がとれているかの確認に用いる。

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3アマ ・ 日本無線協会 CBT例題 無線工学 No.1 問30

測定器を利用して行う操作のうち、定在波比測定器(SWR メータ)が使用されるのは、次のうちどれか。

正答: アンテナと給電線との整合状態を調べるとき

SWR メータは給電線上の進行波と反射波の比から定在波比を求める測定器で、SWR が 1 に近いほどアンテナと給電線の整合が取れていることを示す。

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問われた問題 28

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