Guia de Análise de VSWR (Razão de Onda Estacionária de Tensão) no uSimmics (anteriormente QucsStudio) [2026]

simulação
2024.10.26

O que você aprenderá

  • Definição do VSWR (Razão de Onda Estacionária de Tensão) e sua fórmula de cálculo
  • A relação entre Return Loss (Perda de Retorno) e VSWR e quando usar cada um
  • Como importar arquivos de parâmetros S no uSimmics (anteriormente QucsStudio)
  • Como converter o gráfico de Return Loss em gráfico de VSWR
  • Critérios de avaliação ao usar valores de VSWR no projeto e avaliação de antenas

O que é VSWR

VSWR (Voltage Standing Wave Ratio — Razão de Onda Estacionária de Tensão) é um indicador que representa a razão entre os valores máximo e mínimo da amplitude da “onda estacionária (Standing Wave)” gerada pela interferência entre a onda progressiva e a onda refletida quando parte do sinal de alta frequência é refletida ao passar pela linha de transmissão.

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

Onde Γ (Gamma) é o coeficiente de reflexão. Quanto menor o valor absoluto do coeficiente de reflexão, melhor o estado de casamento de impedância.

Valor VSWR Estado Potência Refletida
1,0 Casamento perfeito (ideal) 0%
1,5 Bom (meta no projeto de antenas) Cerca de 4%
2,0 Nível mínimo aceitável Cerca de 11%
3,0 ou mais Casamento inadequado Cerca de 25% ou mais

O valor ideal de VSWR é 1, que significa casamento perfeito de impedância entre a linha de transmissão e a carga (antena etc.). No projeto típico de antenas, usa-se VSWR 1,5 ou menos como referência.

Como Medir o VSWR

Para medir o VSWR, usa-se um acoplador direcional (Directional Coupler) para separar as ondas progressiva e refletida, calculando o VSWR a partir da razão entre elas. Na medição real, utilizam-se os seguintes equipamentos:

  • Medidor de VSWR: Instrumento de medição dedicado, usado em combinação com transmissores/receptores
  • Analisador de Rede (VNA): Mede com precisão os parâmetros S e calcula automaticamente o VSWR

Relação entre VSWR e Return Loss

Um indicador intimamente relacionado ao VSWR é o Return Loss (Perda de Retorno). O Return Loss expressa em decibéis (dB) a proporção da potência incidente que é refletida.

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

Correspondência entre Return Loss e VSWR:

Return Loss VSWR Potência Refletida
−20 dB 1,22 1%
−14 dB 1,50 4%
−10 dB 1,92 10%
−6 dB 3,01 25%

Quanto maior o Return Loss (maior o valor absoluto negativo), menor a reflexão e melhor o estado de casamento. O uSimmics (anteriormente QucsStudio) suporta ambos os formatos de exibição, permitindo alternar conforme a aplicação.

Importância do VSWR

Quando o VSWR está próximo de 1 (bom casamento), praticamente toda a potência fornecida é transmitida para a antena. À medida que o VSWR aumenta, a potência refletida cresce, causando os seguintes problemas:

  • Redução da eficiência de fornecimento de potência para a antena
  • Danos ao amplificador de transmissão devido à potência refletida (especialmente importante no projeto de RF)
  • Degradação da sensibilidade de recepção e redução do alcance de comunicação

Procedimento para Exibir o Gráfico de VSWR no uSimmics (anteriormente QucsStudio)

Explicaremos o procedimento para exibir o gráfico de VSWR a partir dos parâmetros S de uma antena de chip no uSimmics (anteriormente QucsStudio). Os parâmetros S usados são os da antena de chip 2,4 GHz da JOHANSON Technology, modelo 2450AT07A0100001T (disponível para download no site do fabricante).

Passo 1: Iniciar o uSimmics (anteriormente QucsStudio) e Criar o Projeto

  1. Abra o uSimmics (anteriormente QucsStudio).
  2. Em File → New Project, crie um novo projeto.
  3. Configure o nome do projeto e salve.

Passo 2: Importar o Arquivo de Parâmetros S

  1. Vá para a aba Components na visualização Project.
  2. Em system components, selecione s-parameter file.
  3. Posicione o componente s-parameter file no esquemático.
  4. Dê duplo clique no componente para abrir a janela de propriedades.
  5. Configure o número de Ports para 1 (para antena de 1 porta).
  6. Na propriedade File, selecione o arquivo de parâmetros S (.s1p) baixado.

Passo 3: Executar a Simulação

  1. Na aba simulations, posicione S-Parameter Simulation no esquemático.
  2. Configure a faixa de frequência (ex.: 1 GHz–4 GHz).
  3. Execute a simulação.

Passo 4: Criar o Gráfico de Return Loss

  1. No menu Insert, adicione Diagram → Cartesian Diagram ao esquemático.
  2. Dê duplo clique no diagrama para abrir as configurações.
  3. Na aba Data, selecione dB(S[1,1]) e adicione ao gráfico.
  4. Clique em OK para exibir o gráfico de Return Loss.

Nota: O gráfico pode ser criado automaticamente após a execução da simulação.

Passo 5: Converter para Gráfico de VSWR

No gráfico de Return Loss também é possível confirmar que há pouca reflexão na faixa de 2,4–2,5 GHz, mas o julgamento visual pode ser difícil. Siga as etapas abaixo para converter para gráfico de VSWR:

  1. Dê duplo clique no gráfico para exibir as propriedades.
  2. Selecione dB(S[1,1]).
  3. Reescreva o nome do gráfico para vswr(S[1,1]).
  4. Clique em OK para converter para gráfico de VSWR.

Com isso, o gráfico de VSWR é exibido. A frequência de ressonância da antena e a largura de banda de ressonância ficam mais fáceis de visualizar do que no gráfico de Return Loss.

Como Interpretar os Resultados de Exibição

No gráfico de VSWR, a faixa de frequência onde o valor se aproxima de 1 é a banda de ressonância da antena (banda utilizável). Para a antena 2450AT07A0100001T, confirma-se que o VSWR é baixo (bom casamento) na faixa de 2,4–2,5 GHz, sendo adequada para comunicações Bluetooth, Wi-Fi e outras comunicações na faixa de 2,4 GHz.

Conclusão

Este artigo apresentou o procedimento desde os princípios básicos do VSWR, fórmulas de cálculo e relação com o Return Loss até a exibição do gráfico de VSWR a partir dos parâmetros S de uma antena de chip no uSimmics (anteriormente QucsStudio). O VSWR é um indicador indispensável para avaliar o estado de casamento de impedância de antenas e otimizar o desempenho de sistemas de comunicação. No uSimmics (anteriormente QucsStudio), é possível alternar entre Return Loss e VSWR com um clique, permitindo avaliação rápida do projeto com o indicador de avaliação adequado para cada aplicação.

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