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為何在RF設計中理解波反射非常重要?

作者:時間:2024-03-28來源:ADI收藏

在低頻下工作的普通電路與針對頻率設計的電路之間的關鍵區別在于它們的電氣尺寸。設計可采用多種波長的尺寸,導致電壓和電流的大小和相位隨元件的物理尺寸而變化。這為電路的設計和分析提供了一些基礎的核心原理特性。

本文引用地址:http://www.casasmaravilha.com/article/202403/456951.htm


基本概念和術語

假設以任意負載端接傳輸線路(例如同軸電纜或微帶線),并定義波量a和b,如圖1所示。


為何在RF設計中理解波反射非常重要?

圖1.以單端口負載端接匹配信號源的傳輸線路。


這些波量是入射到該負載并從該負載反射的電壓波的復振幅。我們現在可以使用這些量來定義電壓反射系數Γ,它描述了反射波的復振幅與入射波復振幅的比值:


為何在RF設計中理解波反射非常重要?


反射系數也可以用傳輸線路Z0的特征阻抗和負載ZL的復雜輸入阻抗表示為:


為何在RF設計中理解波反射非常重要?


RF工程一般采用Z0 = 50 Ω,這是信號衰減和功率處理容量之間的折衷選擇,可以通過同軸傳輸線路實現。但是,在有些應用中,例如,在需要遠距離傳輸RF信號的廣播系統中,Z0 = 75 Ω是更常見的選擇,以減少電纜損耗。


不管特征阻抗的值是多少,如果負載阻抗相同(ZL = Z0),則表示該負載與傳輸線路匹配。需要注意的是,只有在信號源與傳輸線路匹配時這個條件才有效,如圖1所示,本文也做了這一假設。在這種情況下,不會產生任何反射波(Γ = 0),負載從信號源接收到的功率最大,而在全反射(|Γ| = 1)的情況下,根本不會向負載輸送任何功率。


如果負載不匹配(ZL ≠ Z0),則不會接收到全部入射功率。相應的功率"損耗"稱為回波損耗(RL),它與反射系數的大小相關,可通過如下公式表示:


為何在RF設計中理解波反射非常重要?


回波損耗是指負載上的入射功率與反射回來的功率之比?;夭〒p耗始終是非負值,表示負載與朝向源極的負載上"顯示"的網絡阻抗之間的匹配程度。


如果負載不匹配,反射波的存在會導致駐波,從而導致電壓振幅不穩定,會隨線路位置而變化。用于量化線路阻抗不匹配的參數稱為駐波比(SWR),定義如下:


為何在RF設計中理解波反射非常重要?


由于我們通常用最大和最小電壓來解析SWR,因此該量也稱為電壓駐波比(VSWR)。SWR是一個實數,取值范圍從1到無窮,其中SWR = 1表示負載匹配。


結論

RF電路具有許多與普通電路不同的基本特性。設計和分析微波電路需要使用擴展概念來解決實際相關的問題。本文介紹和探討了與RF系統的一個主要特性相關的一些重要概念和術語。


公司提供豐富的RF集成電路組合,擁有深厚的系統設計專業知識,能夠滿足廣泛的RF應用中的各種嚴苛要求。此外,提供整個技術支持生態系統,包括設計工具、仿真模型、參考設計、快速原型制作平臺和技術論壇,幫助RF工程師簡化目標應用的開發過程。



關鍵詞: ADI RF 波反射

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