Новости

Aug 18, 2023

РФ демистифицировала

Антон Патюченко, инженер по эксплуатации Ответ: В данной статье представлен

Антон Патюченко, инженер по эксплуатации

Отвечать: В этой статье представлено краткое обсуждение для инженеров, не связанных с радиочастотами, терминологии, связанной с одним из ключевых свойств, присущих радиочастотным конструкциям: отражением волн. Ключевое различие между обычными схемами, работающими на низких частотах, и схемами, предназначенными для радиочастот, заключается в их электрических размерах. ВЧ-конструкции могут иметь разные длины волн, что приводит к изменению напряжений и токов по величине и фазе в зависимости от физических размеров их элементов. Это придает радиочастотным схемам ряд фундаментальных свойств1, которые лежат в основе основных принципов, используемых для их проектирования и анализа.Основные понятия и терминология

Рассмотрим линию передачи, например коаксиальный кабель или микрополосковую линию, на конце которой имеется произвольная нагрузка, и определим волновые величины a и b, как показано на рисунке 1.

Эти волновые величины представляют собой комплексные амплитуды волн напряжения, падающих на эту нагрузку и отражающихся от нее. Теперь мы можем использовать эти величины для определения коэффициента отражения напряжения Γ, который описывает отношение комплексной амплитуды отраженной волны к амплитуде падающей волны:

Коэффициент отражения также можно выразить с помощью характеристического сопротивления линии передачи Z0 и комплексного входного сопротивления нагрузки ZL как:

Радиочастотная инженерия обычно опирается на Z0 = 50 Ом, что является компромиссом между затуханием сигнала и пропускной способностью, которого можно достичь с помощью коаксиальных линий передачи. Однако в некоторых приложениях, например в системах радиовещания, где радиосигналы должны передаваться на большие расстояния, Z0 = 75 Ом является более распространенным выбором, позволяющим снизить потери в кабеле.

Независимо от того, каково это значение характеристического сопротивления, если полное сопротивление нагрузки одинаково (ZL = Z0), говорят, что эта нагрузка согласована с линией передачи. Следует отметить, что это условие справедливо только в том случае, если источник сигнала согласован с линией передачи, как показано на рисунке 1, что мы и предполагаем в этой статье. В этом случае у нас не будет отраженных волн (Г = 0) и нагрузка получит максимальную мощность от источника сигнала, тогда как в случае полного отражения (|Г| = 1) мощность к источнику сигнала не поступает. вообще нагрузка.

Если нагрузка несогласована (ZL ≠ Z0), она не получит всю падающую мощность. Соответствующая «потеря» мощности известна как обратные потери (RL), которые можно связать с величиной коэффициента отражения с помощью следующего уравнения:

Обратные потери описывают отношение мощности, падающей на нагрузку, к мощности, отраженной от нее обратно. Возвратные потери всегда являются неотрицательной величиной, которая показывает, насколько хорошо нагрузка согласована с импедансом сети, «видимым» при нагрузке по направлению к источнику.

Если нагрузка несогласована, наличие отраженной волны приводит к возникновению стоячих волн, что приводит к непостоянной величине напряжения, которая меняется в зависимости от положения вдоль линии. Мера, используемая для количественной оценки этого несоответствия импеданса линии, называется коэффициентом стоячей волны (КСВ) и определяется как:

Поскольку КСВ часто интерпретируется как максимальное и минимальное напряжения, эта величина также известна как коэффициент стоячей волны по напряжению (КСВН). КСВ – вещественное число, которое может принимать значения в диапазоне от 1 до бесконечности, где КСВ = 1 подразумевает согласованную нагрузку.

Заключение

Радиочастотные схемы обладают рядом фундаментальных свойств, которые отличают их от обычных схем. Проектирование и анализ СВЧ-схем требуют использования расширенных концепций для решения проблем, представляющих практический интерес. В этой статье были представлены и обсуждены некоторые ключевые понятия и терминология, связанные с одним из основных свойств радиочастотных систем: отражением волн.

Analog Devices предлагает самый широкий в отрасли портфель радиочастотных интегральных схем в сочетании с глубоким опытом проектирования систем для удовлетворения самых строгих требований в широком спектре радиочастотных приложений. Более того, ADI предлагает всю экосистему, включая инструменты проектирования, имитационные модели, эталонные проекты, платформы быстрого прототипирования и дискуссионный форум для поддержки радиочастотных инженеров и упрощения процесса разработки их целевых приложений.