阻抗/反射係數/駐波比
早期在念研究所的時候，對於天線完全沒甚麼概念。大學在上電磁學的動態電磁場的部分，已經在懷疑人生，根本沒有想到自己會走上電磁的領域。若想要進入天線的領域，一定需要知道怎麼敘述天線的性能，先簡單敘述天線常用到的參數。
說到天線這個元件，一定需要了解天線參數的知識。一開始通常會從傳輸線理論開是談起，但我反過來先簡單介紹一些工作上常關注的參數，原理可以慢慢補。
可以從R＆S講義擷取的圖中看出，天線與個參數的關係。主要分成(主要自己劃分的，若有錯誤請指教)電路阻抗參數(Impedance/ Return Loss/ VSWR/Bandwidth/ Smith Chart/ Isolation)與天線輻射參數(Antenna Radiation Pattern/ Polarization/Directivity/ Antenna Gain/ Antenna Efficiency/TRP/TIS)與法規驗證參數(SAR/HAC)。
先從電路端的參數講起，阻抗(impedence)/反射係數(return loss)/駐波比(VSWR)。
阻抗從定義來看為天線端輸入電壓與電流的比值，可以表示成
Rrad : radiation resistance、Rloss : conductor ohmic resistance
從式子可以看到阻抗的組成是由導體本身的電阻加上輻射阻抗再加上需部的電抗組成。等校電路可表示成下圖。
其中的輻射阻抗與天線的結構有很大的關係，大多教科書會以偶極天線來做推導約73歐姆，詳細可參考天線理論與設計[3]。且輻射阻抗與天線輻射成正比(可以參考教科書推導)。
了解完天線的阻抗後，先來了解一個觀念。就是能量在不同介質上傳遞都會有些損失，可能是反射或介電損失等。簡單回想，國中所學到的光能，當光直射到水面中，光經過兩種介質空氣與水，會產生出反射與折射。轉換回電磁波上就是我們想探討與如何表達，電磁能量在不同的介質導體上，能量的反射程度(反射係數或駐波比)與穿透後(折射)的程度(插入損失或增益)。
有了簡單觀念後，回到天線參數反射係數與駐波比，兩項參數其實是在說明同一項的東西，前者是天線或電路吸收能量的程度或是說能量反射的程度，後者負載與傳輸線或波導的特徵阻抗匹配的阻抗的量度，簡言之兩者關係就是相對的。我們可以從下列公式略知一二。
反射係數就是輸入電壓與負載參考電壓的比值。詳細可參考維基百科_反射係數[4]與駐波比[5]。駐波比值在電路上會介於1-3之間，通常會在放大器的spec上看到。至於為什麼，因為超過3電訊能量都快一半反射回來了(30%)，所以放大的能量都被吃走了，是不太合格的。駐波比簡單來說就是傳輸媒介上的最大電壓與最小電壓的比值，值越小越好，實務上最小值就是1了。由下表提供常見的數值換算。
在天線工程上，要有一個觀念，反射係數-10 dB就代表有90%的能量輻射出去了。通常在設計都會要求天線的反射係數範圍在-15 dB左右，當然最後還是要看輻射的效率才是真的。
參考文獻
- Demystifying Over-The-Air (OTA) Testing — Important Antenna Parameters, Test System Setup and Calibration, https://www.allaboutcircuits.com/industry-white-papers/demystifying-over-the-air-ota-testing-important-antenna-parameters-test-system-setup-and-calibration/
- 滿足可攜式設備中FM天線的設計挑戰，https://archive.eettaiwan.com/www.eettaiwan.com/ART_8800571628_617723_TA_e78cdd74.HTM
- Antenna Theory And Design, https://docs.google.com/file/d/0B7OQo6ncgyFjNUNUSjlrSUhZRGM/edit
- 反射係數，維基百科，https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8F%8D%E5%B0%84%E7%B3%BB%E6%95%B0
- 駐波比，維基百科，https://en.wikipedia.org/wiki/Standing_wave_ratio
