什么是电压驻波比?
首先我们了解下回波损耗(Return Loss)是什么意思?回波损耗就是指从测量端口反射回来的功率是输入功率的几分之几。比如说RL=10dB,这里的10dB指的损耗,也就是下降的意思,最终表示回波功率是输入功率的0.1倍。
可能大家对“dB”还不熟悉,dB其实表示“某功率值”变成了原来的几分之几(dB为负数)或者几倍(dB为正数),公式为:y(dB)=10*log(x)。
理解了回波损耗和“dB”有什么用的,其实电压驻波比(Voltage Standing Wave Ratio)
指测量端口上最大电压与最小电压之比:
VSWR和RL是有对应关系的,两者之间的转换关系如下:
或者
有时候再看器件的指标时候(双工器、隔离器)都喜欢用RL表示,整机指标一般用VSWR表示。
最后我们给VSWR定义下,它和RL一样,都是用于衡量端口失配程度的量。电压驻波比等于1时,馈线和天线的阻抗完全匹配,此时高频能量全部被天线辐射出去,没有能量的反射损耗;驻波比为无穷大时,表示全反射,能量完全没有辐射出去。在大于1时,表示失配了,就是指能量不能完全传送过去,有部分被反射回来了。
一般直放站的整机指标要求如下:
下行输出端口和上行输入电压驻波比:≤1.5
下行输入端口和上行输出电压驻波比:≤1.8
为什么需要这个指标?
VSWR指标的意义是衡量各级网络之间的匹配程度。VSWR越大,反射越大,匹配越差。
驻波比与反射功率的关系如下。一般1.5以下也足够了,96%的都发射出去了。小功率的设备这个要求低些,一般要求2.0以下也足够了。以下是驻波比和反射率之间的关系:
驻波比 反射率
1.0 0.00%
1.1 0.23%
1.2 0.83%
1.3 1.70%
1.5 4.00%
1.7 6.72%
1.8 8.16%
2.0 11.11%
怎么优化这个指标呢?
如果你去实验室观察射频工程师调试,你会看到每个射频工程师调试驻波都会看着史密斯圆图,用手和镊子不停探测是容性还是感性,对此加一些电容和电感来优化。
但是驻波更多可以在设计方案中把它优化好,这样可以降低后续调试的工作量。设计时可以尝试做以下的优化:
1、选择器件时候,一定要选择优于整机指标的器件。比如整机要求1.5的驻波,那选择器件的时候就需要着重关注下每个器件的驻波比是否优于1.2;
2、注重仿真,在画PCB的时候,接头和微带线的匹配、微带线的匹配、过孔的匹配都需要仿真,避免后续为此花大量时间调试;
3、预留调试位置,预留一定的驻波调试位置,可以减少在PCB的绿油上刮出铜皮来调试;
4、注意隔圈的高度,为了避免隔圈影响驻波,隔圈的高度应该离电路的距离在(5-10)h倍以上,其中h是基片的厚度。
5、注意测试要求,一般直放站需要测试输入和输出电压驻波比,一般基站产品都是只测试输入电压驻波比。
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