Page 56 - MWJC_JanFeb2019_eMag

TechnicalFeature 技术特写

等。下面将对这些情况进行更详细的分
析。

VSWR和反射系数
在网络分析中对误差进行全面分
析太复杂，超出了本文的范围，但我
们想在这里概述一些基本概念。Marki
Microwave撰写的应用笔记“方向性与
1
VSWR测量”是一篇出色的文章 ，可供
参阅。
行波是描述传输线路上电压和电流
的重要概念，因为其是位置和时间的函
数。传输线路上的电压和电流的一般解
包括一个前向行波和一个反向行波，它
2
们是距离x的函数 。
+
V(x)=V (x)+V (x) （2）
－
（3）

+
在等式2和等式3中，V (x)表示向负
–
图4：带信号的简化双向桥。 载行进的电压波，而V (x)表示由于失配
而从负载反射的电压波，Z 0 为传输线路
10/11= 0.909，使得差分放大器的负输 大功率传输。这导致反射功率很小，进 的特征阻抗。在无损传输线路中，Z 0 由
入为0.82V，所得差分电压为(1 – 0.82) 而导致VREV非常小。 以下经典方程定义：
= 0.18V。电桥的有效正向耦合因子 接下来，我们考虑如果RL为无限大
（Cpl）为 （开路）或零（负载短路），会发生什 （4）
（1） 么情况。在这两种情况下，如果重复电 传输线路的最常见Z 0 为50Ω。如果
阻分析，我们会发现VFWD和VREV大 这样的线路用特征阻抗端接，那么在
就电桥而言，平衡意味着当信号 致相等。这反映了一个实际系统在开路 50Ω信号源看来，它是一条无限长线
反向施加时（RFOP至RFIP），VFWD 或负载短路情况下，正向和反射功率相 路，因为沿着线路行进的任何电压波都
检波器（或Cpl端口）在理想情况下将 不会产生可以在信号源或线路上任何其
看到零差分电压，而当信号正向施加时 他地方检测到的反射。但是，如果负载
（RFIP到RFOP），看到的将是最大信 不是50Ω，那么沿着线路会产生一个驻
号。为了在这种结构中获得最大的方向 波，这是可以检测到的，其由电压驻波
性，精密电阻最重要，因此将其集成是 比（VSWR）定义。
很有益的。 更一般地，反射系数定义为：
2γx
在单向桥中，为了确定计算回波损 Γ(x) = Γ 0 e （5）
耗所需的隔离，需要翻转器件，然后将 其中Γ 0 为负载反射系数，γ为传输线
输入信号施加于RFOP。在这种情况下， 路的传播常数。
电桥是平衡的，差分放大器的正负输入 （6）
相等，因为相同的分压比0.909 = 10R/
(10R + R) = R/(R+0.1R)导致差分电压 图5：ADL5920方向性与频率的关系。输
-
+
（V 减V）= 0V。 入电平为20 dBm。 （7）
双向桥 （8）
图 3 是双向桥的简化图，与 R、L、G和C分别为传输线路单位
ADL5920中使用的类似。对于50Ω环 长度的电阻、电感、电导和电容。
境，单位电阻R等于50Ω。因此，电桥 回波损耗（RL）是反射系数（Γ）
的检测电阻值为5Ω，而两个分流网络的 的负值，以dB为单位。这点很重要，因
电阻值均为约1.1 kΩ。 为反射系数和回波损耗经常被混淆而互
这是一个对称网络，因此当RS和 换使用。
RL也等于50Ω时，输入和输出电阻Rin (9)
和ROUT相同且接近50Ω。
当源阻抗和负载阻抗均为 50 Ω 除了上述负载失配以外，回波损
时，内部网络的电阻分析告诉我们，与 耗还有一个非常重要的定义，即根据阻
VREV相比，VFWD将相当大。在实际 图6：多种输入功率水平下正向路径检测 抗不连续处的入射功率和反射功率来定
应用中，这对应于从信号源到负载的最 器的典型输出电压与频率的关系。 义，如下所示：

54 www.mwjournalchina.com Microwave Journal China 微波杂志 Jan/Feb 2019