Il rapporto delle onde stazionarie (SWR) è un'espressione matematica della non uniformità di un campo elettromagnetico (campo EM) su una linea di trasmissione come un cavo coassiale. Di solito, l'SWR è definito come il rapporto tra la massima tensione di radiofrequenza (RF) e la minima tensione RF lungo la linea. Questo è anche noto come rapporto di onda stazionaria di tensione (VSWR). L'SWR può anche essere definito come il rapporto tra la corrente RF massima e la corrente RF minima sulla linea (rapporto corrente di onde stazionarie o ISWR). Per la maggior parte degli scopi pratici, ISWR è lo stesso di VSWR.
In condizioni ideali, la tensione RF su una linea di trasmissione del segnale è la stessa in tutti i punti della linea, trascurando le perdite di potenza causate dalla resistenza elettrica nei fili della linea e dalle imperfezioni del materiale dielettrico che separa i conduttori di linea. Il VSWR ideale è quindi 1: 1. (Spesso il valore SWR è scritto semplicemente in termini del primo numero, o numeratore, del rapporto perché il secondo numero, o denominatore, è sempre 1.) Quando il VSWR è 1, anche l'ISWR è 1. Questa condizione ottimale può esistono solo quando il carico (come un'antenna o un ricevitore wireless), in cui viene erogata la potenza RF, ha un'impedenza identica all'impedenza della linea di trasmissione. Ciò significa che la resistenza di carico deve essere uguale all'impedenza caratteristica della linea di trasmissione e il carico non deve contenere reattanza (ovvero, il carico deve essere privo di induttanza o capacità). In qualsiasi altra situazione, la tensione e la corrente fluttuano in vari punti lungo la linea e l'SWR non è 1.
Quando la linea e le impedenze di carico sono identiche e l'SWR è 1, tutta la potenza RF che raggiunge un carico da una linea di trasmissione viene utilizzata da quel carico. Quando il carico è un'antenna, l'utilizzo assume la forma di radiazione del campo EM. Se il carico è un ricevitore o terminale di comunicazione, la potenza del segnale viene convertita in un'altra forma, come un display audiovisivo. Se l'impedenza del carico non è identica all'impedenza della linea di trasmissione, il carico non assorbe tutta la potenza RF (detta potenza diretta) che lo raggiunge. Invece, una parte della potenza RF viene inviata indietro verso la sorgente del segnale quando il segnale raggiunge il punto in cui la linea è collegata al carico. Questo è noto come potenza riflessa o potenza inversa.
La presenza di potenza riflessa, insieme alla potenza diretta, imposta un modello di tensione massima (loop) e minima (nodi) sulla linea di trasmissione. La stessa cosa accade con la distribuzione della corrente. L'SWR è il rapporto tra la tensione RF in un loop e la tensione RF in un nodo, o il rapporto tra la corrente RF in un loop e la corrente RF in un nodo. In teoria, non c'è limite a quanto alto può arrivare questo rapporto. I casi peggiori (valori di SWR più alti) si verificano quando non è presente alcun carico collegato alla fine della linea. Questa condizione, nota come linea di trasmissione non terminata, si manifesta quando la fine della linea è in cortocircuito o lasciata aperta. In teoria, l'SWR è infinito in uno di questi casi; in pratica è limitato dalle perdite di linea, ma può superare 100. Ciò può dar luogo a tensioni e correnti estreme in determinati punti della linea.
L'SWR su una linea di trasmissione è matematicamente correlato (ma non uguale) al rapporto tra potenza riflessa e potenza diretta. In generale, maggiore è il rapporto tra potenza riflessa e potenza diretta, maggiore è l'SWR. È vero anche il contrario. Quando l'SWR su una linea di trasmissione è alto, la perdita di potenza nella linea è maggiore della perdita che si verifica quando l'SWR è 1. Questa perdita esagerata, nota come perdita di SWR, può essere significativa, specialmente quando l'SWR supera 2 e il la linea di trasmissione ha una perdita significativa per cominciare. Per questo motivo, gli ingegneri RF si sforzano di ridurre al minimo l'SWR sulle linee di trasmissione delle comunicazioni. Un alto SWR può avere anche altri effetti indesiderati, come il surriscaldamento della linea di trasmissione o la rottura del materiale dielettrico che separa i conduttori di linea.
In alcune situazioni, come quelle riscontrate a frequenze RF relativamente basse, bassi livelli di potenza RF e brevi tratti di linea di trasmissione a bassa perdita, un SWR moderatamente alto non produce una significativa perdita di SWR o sovraccarico di linea e può quindi essere tollerato.