Anton Patyuchenko

本文為非RF工程師簡要討論與RF設計固有的關鍵屬性之一相關的術語：波反射。在低頻下工作的普通電路與為RF頻率設計的電路之間的主要區別在于它們的電氣尺寸。RF設計可能具有多種波長尺寸，導致電壓和電流的幅度和相位隨其元件的物理尺寸而變化。這為射頻電路提供了許多基本特性1這是用于設計和分析的核心原則的基礎。

基本概念和術語

考慮一條端接在任意負載中的傳輸線（例如，同軸電纜或微帶），并定義波形量 a 和 b，如圖 1 所示。

圖1.具有匹配信號源的傳輸線端接在單端口負載中。

這些波量是入射到該負載上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的復振幅之比：

反射系數也可以用傳輸線Z的特性阻抗來表示0以及負載Z的復輸入阻抗L如：

射頻工程通常依賴于 Z0= 50 Ω，這是信號衰減和功率處理能力之間的折衷，可以通過同軸傳輸線實現。但是，在某些應用中，例如，在需要長距離傳輸RF信號的廣播系統中，Z0= 75 Ω是更常見的選擇，允許較低的電纜損耗。

無論特性阻抗的值是多少，如果負載阻抗相同（ZL= Z0），該負載稱為與傳輸線匹配。應該注意的是，只有當信號源與傳輸線匹配時，這種情況才有效，如圖1所示，我們在本文中假設了這一點。在這種情況下，我們將沒有任何反射波（Γ = 0），負載將從信號源接收最大功率，而在全反射（|Γ| = 1）的情況下，根本沒有功率輸送到負載。

如果負載不匹配（ZL≠Z0），它不會接收所有事件功率。功率中相應的“損耗”稱為回波損耗（RL），其可使用以下公式與反射系數的大小相關：

回波損耗描述了負載上的入射功率與負載反射回來的功率之比。回波損耗始終是一個非負量，表示負載與朝向源極的負載處“看到”的網絡阻抗的匹配程度。

如果負載不匹配，反射波的存在會導致駐波，導致非恒定電壓幅度隨沿線的位置而變化。用于量化線路阻抗失配的度量稱為駐波比（SWR），定義為：

由于SWR通常根據最大和最小電壓來解釋，因此該量也稱為電壓駐波比（VSWR）。SWR 是一個實數，可以取從 1 到無窮大范圍內的值，其中 SWR = 1 表示負載匹配。

結論

RF電路具有許多區別于普通電路的基本特性。微波電路的設計和分析需要使用擴展概念來解決實際感興趣的問題。本文介紹并討論了與RF系統的主要特性之一相關的一些關鍵概念和術語：波反射。

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審核編輯：郭婷