优化电路设计:如何降低电压驻波比和提高回波损耗

分享到:

电压驻波比(VSWR)是射频系统中常用的一个重要参数。它表示了驻波波腹电压与波节电压幅度之间的比值,也被称为驻波系数或者驻波比。为了更好地理解这个概念,我们首先来讨论一下什么是驻波。
 
驻波是指频率和振幅相同、振动方向一致、传播方向相反的两列行波叠加形成的波形。如果振幅相等,则形成行驻波。在行波中,能量随波的传播不断向前传递,其平均能流密度不为零;而在驻波中,平均能流密度等于零,能量只能在波节和波腹之间来回运动。波腹是两个波的电压或电流相加的点,而波节则是两个波的电压或电流相减的点。在波形上,波节和波腹的位置始终保持不变,给人以“静止不动”的印象,但它们的瞬时值会随时间变化。当两种波的幅值相等时,波节的幅值为零。
 
在电磁波的传播过程中,当传输线的阻抗发生变化时,就会有一部分电磁波被反射回来。反射波和入射波叠加形成了驻波。我们在学习传输线理论时了解到,在传输线上的电压和电流满足以下公式:
 
V=Vi+Vr
V=Vi​+Vr​
 
I=Ii+Ir
I=Ii​+Ir​
 
其中,第一项代表入射波的电压或电流,第二项代表反射波的电压或电流。
 
下图展示了一个传输线上的情况,假设蓝色曲线表示入射波,红色曲线表示反射波,那么黑色曲线就是入射波和反射波叠加形成的驻波。当完全反射时,反射波的振幅等于入射波的振幅,形成的驻波中波腹为入射波振幅的两倍,波节为零,此时驻波比为无穷大。当完全匹配时,波腹和波节相等,驻波比为1。然而,在实际的射频电路设计中,完全匹配状态是很难达到的。
 
由于传输线上同时存在入射波和反射波,所以在传输线上的任意观察点处的电压和电流都是入射波和反射波叠加的结果。由于反射波的振幅通常小于入射波的振幅,所以在传输线上形成了行驻波。当反射系数为正实数时,反射波的电压与入射波的电压相位相同,合成的行驻波电压振幅最大,形成电压波腹;而在该位置,反射波的电流与入射波的电流相位相反(相差180度),合成的行驻波电流振幅最小,形成电流波节。该位置的波腹电压和波节电流分别为:
 
当反射系数为负实数时,在传输线上形成的驻波中,反射波的电压与入射波的电压相位相反,合成的波电压振幅最小,形成电压波节。而在该位置,反射波的电流与入射波的电流相位相同,合成的波电流振幅最大,形成电流波腹。这两个位置分别被称为波节电压和波腹电流。
 
根据定义,电压驻波比表示电压波腹点和波节点电压幅度之间的比值。当传输线完全匹配时,不存在反射波,此时驻波比为1;而当发生全反射时,驻波比趋近于无穷大。
 
通过以上讨论,我们可以得出电压驻波比、反射系数和回波损耗之间的关系。常用的回波损耗(Return Loss)是反射系数的dB形式,而电压驻波比和回波损耗之间也存在一定的对应关系。
 
在射频电路设计中,这三个参数都用于描述传输线的匹配情况,即入射波与反射波之间的关系。下表中列出了常见的数值对应关系,进一步展示了这些参数之间的关联。
 
综上所述,电压驻波比、反射系数和回波损耗是用于描述射频系统传输线匹配状况的重要参数。通过这些参数,我们可以评估系统的性能,并确保正常的信号传输。
 
继续阅读
优化电路设计:如何降低电压驻波比和提高回波损耗

电压驻波比(VSWR)是射频系统中常用的一个重要参数。它表示了驻波波腹电压与波节电压幅度之间的比值,也被称为驻波系数或者驻波比。为了更好地理解这个概念,我们首先来讨论一下什么是驻波。

电磁波在波导中的传输模式解析:探寻信息传输的奇妙之路

电磁波作为一种重要的信息传输方式,在现代通信和无线技术中起着至关重要的作用。而在波导中,电磁波的传输模式更是展现了其奇妙的特性和潜力。本文将深入探讨电磁波在波导中的传输模式,揭示其中的科学原理与应用前景。

探索水下通信技术的最新研究动态与未来发展方向

潜艇和无人潜航器在战争中的地位举足轻重,对战略结果具有决定性影响。俄罗斯虽然在航母发展上有所放缓,但始终重视战略核潜艇的研发。新型的“北风之神”型潜艇就是俄罗斯实现军事战略的重要工具。然而,水下通信一直困扰着各国海军,由于水下环境和大气条件差异大且复杂多变,许多国家仅能实现100米深度、kb级别、间歇性的传输能力,严重制约了潜艇的情报获取、指挥控制和通信传输能力。

电磁波传播的基础知识:TEM、TE和TM传输模式详解

能量传播的方式取决于其类型和介质性质,不同类型能量的传播方式也各不相同。声音是一种机械能,可以穿过任何材料,包括固体、液体和气体。在空气中,声音以波的形式传播,可以传播离散的声音如单击声和连续的声音如音乐音调。声音波通过交替压缩和稀薄的空气区域传播,并以同心圆形状向外扩散,不同的波形有不同的传播方式。

看透电磁波的极化之谜:探索其隐藏的奥秘

在现代通信和光学领域中,电磁波的极化是一项重要的概念。然而,很多人对于电磁波极化的理解可能还停留在表面。本文将带您深入探索电磁波极化的奥秘,揭开它隐藏的神秘面纱。