VSWR計算機：電圧定在波比
パワーまたはインピーダンス測定から、VSWR・反射損失・不整合損失・伝送効率を計算します。
パワー測定モードかインピーダンス測定モードを選ぶと、反射係数、VSWR、および関連する RF 伝送パラメータを求められます。
VSWR計算機：電圧定在波比
パワーまたはインピーダンス測定から、VSWR・反射損失・不整合損失・伝送効率を計算します。
VSWR 計算機について
電圧定在波比（VSWR）は、無線周波（RF）やマイクロ波工学で使われる基本的な指標で、伝送線路が負荷とどれだけ整合しているかを表します。RF 電力が同軸ケーブルや導波管を伝わり、負荷でインピーダンス不整合に遭遇すると、一部の電力は स्रोत側へ反射されます。順方向波と反射波の重ね合わせによって定在波パターンが生じ、VSWR はこのパターンにおける最大電圧と最小電圧の比を表します。
完全に整合していると VSWR = 1.0 となり、電力の反射はありません。実用システムでは VSWR ≤ 1.5（反射電力 4% 未満）が目安です。VSWR が高い（3 や 4 を超える）と、送信機の電力を無駄にし、反射電力によって電力増幅器を損傷し、信号品質も低下します。放送や携帯通信システムでは、アンテナの VSWR を常時監視し、安全しきい値を超えると自動保護回路が送信機を停止します。
反射係数 Γ（ガンマ）は、反射波振幅と入射波振幅の比です。0（完全整合）から 1（完全反射。開放や短絡など）までの値を取ります。VSWR は Γ と直接関係し、VSWR = (1 + |Γ|) / (1 − |Γ|) です。パワー測定では |Γ| = √(P_reflected / P_forward)。インピーダンス測定では Γ = (ZL − Z0) / (ZL + Z0) で、ZL は負荷インピーダンス、Z0 は特性インピーダンスです。
反射損失（dB）は、反射電力と順方向電力の比を対数で表したものです：RL = −20 × log10(|Γ|)。反射損失が高いほど反射は小さくなります。20 dB の反射損失は電力の 1% が反射されることを意味し、10 dB は 10% です。不整合損失は、インピーダンス不整合によって伝送システムに吸収される電力を表し、伝送効率（1 − Γ²）× 100% は、実際に負荷へ届く電力の割合を示します。
代表的な用途には、アンテナ整合、同軸ケーブル系の設計、増幅器出力の整合、フィルタ特性評価、RF 回路設計におけるインピーダンス整合ネットワークなどがあります。
VSWR の例
VSWR、反射損失、伝送効率を示す、一般的な RF 整合シナリオです。
| 測定 | VSWR / 反射損失 | 伝送効率 |
|---|---|---|
| 完全整合（パワー）：Pf=100W, Pr=0W | Γ=0, VSWR=1.0, RL=∞ dB | 効率 100%。理想的な整合システムで、すべての電力が負荷に供給されます。 |
| 良好な整合（インピーダンス）：ZL=75Ω, Z0=50Ω | Γ=0.2, VSWR=1.5, RL=14.0 dB | 効率 96%。多くの用途で許容範囲で、一般的なアンテナ仕様です。 |
| 不良な整合（パワー）：Pf=100W, Pr=25W | Γ=0.5, VSWR=3.0, RL=6.0 dB | 効率 75%。不整合が大きく、電力の 25% がソース側へ反射されます。 |
| 大きな不整合（インピーダンス）：ZL=200Ω, Z0=50Ω | Γ=0.6, VSWR=4.0, RL=4.4 dB | 効率 64%。整合が悪く、効率よく動作させるにはインピーダンス整合回路が必要です。 |
VSWR 計算機の使い方
- 測定モードを選びます。パワー測定（順方向電力と反射電力を使用）またはインピーダンス測定（負荷インピーダンスと特性インピーダンスを使用）です。
- パワーモードでは、順方向（入射）電力と反射電力をワットで入力します。反射電力は順方向電力より小さくする必要があります。
- インピーダンスモードでは、負荷インピーダンス ZL と特性インピーダンス Z0 をオームで入力します。同軸系では Z0 は通常 50Ω、CATV 系では通常 75Ω です。
- 「計算」をクリックすると、反射係数（Γ）、VSWR、反射損失、不整合損失、伝送効率が表示されます。
- 整合の良い RF システムでは、VSWR ≤ 1.5（反射損失 ≥ 14 dB）を目安にしてください。3 を超える値は、補正が必要な大きなインピーダンス不整合を示します。
VSWR FAQ
VSWR とは何ですか？
VSWR は Voltage Standing Wave Ratio の略で、日本語では電圧定在波比と呼ばれます。伝送線路が負荷と完全に整合していないときに生じる定在波において、最大電圧振幅と最小電圧振幅の比を表します。VSWR = 1.0 は完全整合、VSWR > 1 はインピーダンス不整合を示します。VSWR が 2.0 なら、定在波の最大電圧は最小電圧の 2 倍です。
良い VSWR の値は？
多くの RF 用途では、VSWR ≤ 1.5 が良好とされます（反射損失 ≥ 14 dB、反射 < 4%）。VSWR ≤ 2.0 は放送やアマチュア用途で許容されることが多いです。3.0 を超えると不整合が大きく、電力の無駄も増えます。衛星アップリンクのような重要なシステムでは VSWR ≤ 1.2 が求められる場合があります。VSWR = 1.0 が理想ですが、実際には達成が難しいです。
反射損失とは何で、VSWR とどう関係しますか？
反射損失は、反射電力と順方向電力の比を dB で表したものです：RL = −20 × log10(|Γ|)。反射損失が高いほど反射は少なくなります。VSWR と反射損失は直接関係し、VSWR 1.5 → RL 14 dB、VSWR 2.0 → RL 9.5 dB、VSWR 3.0 → RL 6.0 dB です。RF エンジニアは、整合が良くなるほど値が大きくなるため、反射損失を好んで使うことがあります。
高い VSWR の原因は？
高い VSWR は、伝送線路と負荷のインピーダンス不整合によって起こります。主な原因は、アンテナが動作周波数に調整されていない、コネクタの損傷や腐食、同軸ケーブルへの水の侵入、フィードラインのインピーダンスが不適切、送信機出力インピーダンスとケーブルの不整合、あるいは負荷（フィルタや増幅器など）の入力インピーダンスが合っていないことです。インピーダンス整合回路（L 型、π 型、スタブ整合）で VSWR を下げられます。
VSWR は送信機を損傷させますか？
はい。高い VSWR では、かなりの電力が送信機へ反射されます。現代の送信機には指向性結合器と保護回路があり、高い反射電力を検出すると出力を下げるか自動停止します。ただし、高い VSWR が続くと、最終増幅段に熱的ストレスがかかり、トランジスタが損傷し、電源が不安定になることがあります。送信機の仕様範囲内に VSWR が収まっていることを必ず確認してください。
VSWR と S11 の違いは？
S11（S パラメータ表記での入力反射係数）と VSWR は、同じインピーダンス不整合を別の観点から表したものです。|S11| = |Γ|（反射係数の大きさ）です。両者は VSWR = (1 + |S11|) / (1 − |S11|)、反射損失 = −20 × log10(|S11|) dB で関係づけられます。S11 はベクトル・ネットワーク・アナライザ（VNA）の測定でよく使われ、複素数として表されます。一方、VSWR は常に実数で正の値です。