Guía de análisis VSWR con uSimmics (anteriormente QucsStudio) [2026]

Simulación
2024.02.17

Lo que aprenderás

  • Definición y fórmula de cálculo del VSWR (relación de onda estacionaria de tensión)
  • Relación entre la pérdida de retorno y el VSWR, y cuándo usar cada uno
  • Procedimiento de importación de archivos de parámetros S en uSimmics (anteriormente QucsStudio)
  • Cómo convertir un gráfico de pérdida de retorno en un gráfico de VSWR
  • Criterios de evaluación al usar valores de VSWR en el diseño y evaluación de antenas

¿Qué es el VSWR?

El VSWR (Voltage Standing Wave Ratio, relación de onda estacionaria de tensión) expresa la relación entre el valor máximo y mínimo de amplitud de la «onda estacionaria» que se produce cuando parte de la señal de alta frecuencia se refleja al atravesar una línea de transmisión, y las ondas incidente y reflejada interfieren entre sí.

$$
VSWR = \frac{1 + |\Gamma|}{1 – |\Gamma|}
$$

Donde Γ (gamma) es el coeficiente de reflexión. Cuanto menor es el valor absoluto del coeficiente de reflexión, mejor es el estado de adaptación de impedancias.

Valor VSWR Estado Potencia reflejada
1,0 Adaptación perfecta (ideal) 0%
1,5 Bueno (objetivo en diseño de antenas) ~4%
2,0 Límite aceptable ~11%
≥ 3,0 Mala adaptación ~25% o más

El valor ideal de VSWR es 1, que indica una adaptación de impedancias perfecta entre la línea de transmisión y la carga (antena, etc.). En el diseño de antenas, el objetivo habitual es un VSWR ≤ 1,5.

Métodos de medición del VSWR

Para medir el VSWR se utiliza un acoplador direccional que separa las ondas incidente y reflejada, y se calcula el VSWR a partir de su relación. En la práctica se usan los siguientes instrumentos:

  • Medidor de VSWR: instrumento dedicado, usado en combinación con equipos de transmisión y recepción
  • Analizador de redes vectorial (VNA): mide los parámetros S con precisión y calcula automáticamente el VSWR

Relación entre VSWR y pérdida de retorno

Un indicador estrechamente relacionado con el VSWR es la pérdida de retorno (Return Loss), que expresa en decibelios (dB) la proporción de potencia reflejada respecto a la potencia incidente:

$$
\text{Return Loss [dB]} = -20 \log_{10} |\Gamma|
$$

Correspondencia entre pérdida de retorno y VSWR:

Pérdida de retorno VSWR Potencia reflejada
−20 dB 1,22 1%
−14 dB 1,50 4%
−10 dB 1,92 10%
−6 dB 3,01 25%

A mayor pérdida de retorno (mayor valor absoluto negativo), menor reflexión y mejor adaptación. uSimmics (anteriormente QucsStudio) admite ambos formatos de visualización y permite alternar entre ellos según la necesidad.

Importancia del VSWR

Cuando el VSWR es próximo a 1 (buena adaptación), casi toda la potencia suministrada se transfiere a la antena. A medida que el VSWR aumenta, la potencia reflejada crece y se producen los siguientes problemas:

  • Menor eficiencia en la transferencia de potencia a la antena
  • Daños en el amplificador de transmisión por la potencia reflejada (especialmente importante en diseño RF)
  • Degradación de la sensibilidad de recepción y reducción del alcance de comunicación

Procedimiento para mostrar el gráfico de VSWR en uSimmics (anteriormente QucsStudio)

Se explica el procedimiento para mostrar el gráfico de VSWR a partir de los parámetros S de una antena de chip en uSimmics (anteriormente QucsStudio). Los parámetros S utilizados son los de la antena de chip de 2,4 GHz de JOHANSON Technology «2450AT07A0100001T» (disponibles para descarga en el sitio web del fabricante).

Paso 1: Inicio de uSimmics (anteriormente QucsStudio) y creación del proyecto

  1. Inicie uSimmics (anteriormente QucsStudio).
  2. Cree un nuevo proyecto con File → New Project.
  3. Configure el nombre del proyecto y guárdelo.

Paso 2: Importación del archivo de parámetros S

  1. Vaya a la pestaña Components en la vista Project.
  2. Seleccione s-parameter file dentro de system components.
  3. Coloque el componente s-parameter file en el esquemático.
  4. Haga doble clic sobre el componente para abrir la ventana de propiedades.
  5. Establezca el número de Ports en 1 (para antenas de 1 puerto).
  6. En la propiedad File, seleccione el archivo de parámetros S descargado (.s1p).

Paso 3: Ejecución de la simulación

  1. Desde la pestaña simulations, coloque una S-Parameter Simulation en el esquemático.
  2. Configure el rango de frecuencias (por ejemplo: 1 GHz a 4 GHz).
  3. Ejecute la simulación.

Paso 4: Creación del gráfico de pérdida de retorno

  1. Desde el menú Insert, añada Diagram → Cartesian Diagram al esquemático.
  2. Haga doble clic sobre el diagrama para abrir su configuración.
  3. En la pestaña Data, seleccione dB(S[1,1]) y añádalo al gráfico.
  4. Haga clic en OK para mostrar el gráfico de pérdida de retorno.

Nota: en algunos casos el gráfico se crea automáticamente tras ejecutar la simulación.

Paso 5: Conversión al gráfico de VSWR

Con el gráfico de pérdida de retorno es posible comprobar que la reflexión es baja en la banda de 2,4–2,5 GHz, pero la interpretación visual puede resultar menos intuitiva. Para convertirlo a VSWR:

  1. Haga doble clic sobre el gráfico para mostrar sus propiedades.
  2. Seleccione dB(S[1,1]).
  3. Reemplace el nombre del gráfico por vswr(S[1,1]).
  4. Haga clic en OK para convertirlo al gráfico de VSWR.

Con esto se muestra el gráfico de VSWR. La frecuencia de resonancia y el ancho de banda de resonancia de la antena resultan más fáciles de identificar visualmente que con el gráfico de pérdida de retorno.

Interpretación de los resultados

En el gráfico de VSWR, la banda de frecuencias donde el valor se acerca a 1 es la banda de resonancia de la antena (banda utilizable). Para la 2450AT07A0100001T se puede confirmar que el VSWR es bajo (buena adaptación) en la banda de 2,4–2,5 GHz, lo que la hace adecuada para comunicaciones en la banda de 2,4 GHz como Bluetooth y Wi-Fi.

Conclusión

Este artículo ha presentado el principio básico del VSWR, su fórmula de cálculo, su relación con la pérdida de retorno, y el procedimiento para mostrar el gráfico de VSWR a partir de los parámetros S de una antena de chip en uSimmics (anteriormente QucsStudio). El VSWR es un indicador indispensable para evaluar el estado de adaptación de impedancias de una antena y optimizar el rendimiento del sistema de comunicación. En uSimmics (anteriormente QucsStudio), es posible alternar entre pérdida de retorno y VSWR con un solo clic, lo que permite una evaluación rápida con el indicador más adecuado para cada uso.

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