VSWR y pérdida de retorno: valores de referencia prácticos y conversiones

El VSWR y la pérdida de retorno describen lo mismo de dos maneras: cuánta señal rebota donde las impedancias no coinciden. Una hoja de datos suele dar solo una de las dos, por lo que a menudo hay que convertir. Esta guía ofrece las fórmulas, una tabla de conversión, un ejemplo resuelto y los valores de referencia que se ven en la práctica.

1. Definiciones y fórmulas

• Coeficiente de reflexión Γ = (ZL − Z0) / (ZL + Z0), donde Z0 es la impedancia de referencia (normalmente 50 Ω) y ZL es la carga.
• VSWR = (1 + |Γ|) / (1 − |Γ|), y a la inversa |Γ| = (VSWR − 1) / (VSWR + 1).
• Pérdida de retorno RL = −20·log₁₀|Γ| (dB). Se escribe como número positivo, y un valor mayor significa menos reflexión. S11 (dB) = −RL.
• Fracción de potencia reflejada = |Γ|². Pérdida por desadaptación = −10·log₁₀(1 − |Γ|²) (dB).

2. Tabla de conversión

(Calculadora: VSWR ↔ pérdida de retorno ↔ coeficiente de reflexión)

3. Ejemplo resuelto: una carga de 75 Ω en un sistema de 50 Ω

Γ = (75 − 50) / (75 + 50) = 0.2. VSWR = 1.2 / 0.8 = 1.5 y RL = −20·log₁₀(0.2) = 13.98 dB, unos 14 dB. La potencia reflejada es 0.2² = 4 % y la pérdida por desadaptación es −10·log₁₀(1 − 0.04) = 0.18 dB.

En términos de potencia: un transmisor de 10 W que alimenta una antena con VSWR de 2:1 refleja 10 × 0.111 = 1.11 W, y a la antena llegan 8.89 W. La pérdida es 10·log₁₀(8.89 / 10) = −0.51 dB, igual que la pérdida por desadaptación de la tabla.

4. Valores de referencia usados en la práctica

• Un VSWR de 2:1 (RL de unos 9.5 dB) se cita a menudo como límite aceptable en las especificaciones de antenas. Se refleja cerca del 11 % de la potencia y la pérdida es de unos 0.5 dB.
• Un VSWR de 1.5:1 (RL de unos 14 dB) es habitual en especificaciones más exigentes.
• Por debajo de un VSWR de 1.22 (RL de 20 dB) solo se refleja cerca del 1 %, de modo que mejorar más reduce la pérdida en menos de 0.05 dB. Los rendimientos decrecen.
• Estos valores son convenciones de diseño, no límites fijados por una norma EMC como CISPR. Siga el requisito de la especificación de su producto o antena y de su plan de ensayos.

5. La pérdida del cable oculta una desadaptación

La pérdida de retorno medida en la entrada del cable es la RL propia de la antena más el doble de la pérdida del cable (la señal va y vuelve). Si la antena tiene una RL de 6 dB (VSWR 3.0) y se mide a través de un cable de 3 dB, se ve 6 + 2×3 = 12 dB, un VSWR de unos 1.67. Mida en el terminal de la antena o corrija la pérdida del cable antes de juzgar.

La desadaptación también aparece en la incertidumbre de medida. Si los coeficientes de reflexión de ambos lados son |Γ1| y |Γ2|, el error por desadaptación queda dentro de 20·log₁₀(1 ± |Γ1|·|Γ2|) dB. Por ejemplo, al unir un VSWR de 1.5 (|Γ| = 0.2) con un VSWR de 1.22 (|Γ| = 0.1), el producto es 0.02 y el error está entre +0.17 dB y −0.18 dB. Cómo incluirlo en un presupuesto de incertidumbre depende de la norma correspondiente y del método del laboratorio. (Calculadora: incertidumbre combinada)

6. Errores frecuentes

• Signo: la RL se escribe normalmente en positivo (10 dB) y S11 en negativo (−10 dB). El valor es el mismo y solo cambia el signo.
• Leer la pérdida por desadaptación como pérdida de retorno: una pérdida de retorno de 10 dB corresponde a una pérdida por desadaptación de solo 0.46 dB.
• Mirar una sola frecuencia: la especificación debe cumplirse en toda la banda de funcionamiento, así que compruebe el peor valor de la banda.
• El VSWR no puede ser inferior a 1. Si obtiene un valor menor que 1, revise la entrada o las unidades.

7. Qué comprobar al recibir un valor

• Confirme si la cifra es VSWR o RL y qué convención de signo usa.
• Confirme si el plano de referencia es el terminal de la antena o el extremo de un cable.
• Use la tabla o la calculadora para obtener la potencia reflejada y la pérdida por desadaptación, y decida si incluirlas en el balance de enlace.
• Compare con la especificación usando el peor valor de toda la banda de funcionamiento.