什么是電壓駐波比?
首先我們了解下回波損耗(Return Loss)是什么意思?回波損耗就是指從測量端口反射回來的功率是輸入功率的幾分之幾。比如說RL=10dB,這里的10dB指的損耗,也就是下降的意思,最終表示回波功率是輸入功率的0.1倍。
可能大家對“dB”還不熟悉,dB其實表示“某功率值”變成了原來的幾分之幾(dB為負數)或者幾倍(dB為正數),公式為:y(dB)=10*log(x)。
理解了回波損耗和“dB”有什么用的,其實電壓駐波比(Voltage Standing Wave Ratio)
指測量端口上最大電壓與最小電壓之比:
VSWR和RL是有對應關系的,兩者之間的轉換關系如下:
或者
有時候再看器件的指標時候(雙工器、隔離器)都喜歡用RL表示,整機指標一般用VSWR表示。
最后我們給VSWR定義下,它和RL一樣,都是用于衡量端口失配程度的量。電壓駐波比等于1時,饋線和天線的阻抗完全匹配,此時高頻能量全部被天線輻射出去,沒有能量的反射損耗;駐波比為無窮大時,表示全反射,能量完全沒有輻射出去。在大于1時,表示失配了,就是指能量不能完全傳送過去,有部分被反射回來了。
一般直放站的整機指標要求如下:
下行輸出端口和上行輸入電壓駐波比:≤1.5
下行輸入端口和上行輸出電壓駐波比:≤1.8
為什么需要這個指標?
VSWR指標的意義是衡量各級網絡之間的匹配程度。VSWR越大,反射越大,匹配越差。
駐波比與反射功率的關系如下。一般1.5以下也足夠了,96%的都發射出去了。小功率的設備這個要求低些,一般要求2.0以下也足夠了。以下是駐波比和反射率之間的關系:
駐波比 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%
怎么優化這個指標呢?
如果你去實驗室觀察射頻工程師調試,你會看到每個射頻工程師調試駐波都會看著史密斯圓圖,用手和鑷子不停探測是容性還是感性,對此加一些電容和電感來優化。
但是駐波更多可以在設計方案中把它優化好,這樣可以降低后續調試的工作量。設計時可以嘗試做以下的優化:
1、選擇器件時候,一定要選擇優于整機指標的器件。比如整機要求1.5的駐波,那選擇器件的時候就需要著重關注下每個器件的駐波比是否優于1.2;
2、注重仿真,在畫PCB的時候,接頭和微帶線的匹配、微帶線的匹配、過孔的匹配都需要仿真,避免后續為此花大量時間調試;
3、預留調試位置,預留一定的駐波調試位置,可以減少在PCB的綠油上刮出銅皮來調試;
4、注意隔圈的高度,為了避免隔圈影響駐波,隔圈的高度應該離電路的距離在(5-10)h倍以上,其中h是基片的厚度。
5、注意測試要求,一般直放站需要測試輸入和輸出電壓駐波比,一般基站產品都是只測試輸入電壓駐波比。
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