ZHCADD4 November 2023 LMH2110

1 引言

可以假设无线电系统中的射频源、负载和传输线具有一定的集总阻抗。如果这两个阻抗相等，则所有传输的功率都流入负载。这称为理想匹配。例如，如果线路和负载不匹配，这意味着在传输线上传输的信号存在一定的阻抗不连续性，则部分能量会反射回传输线。这种不匹配的阻抗会干扰信号向前传播（从源到负载），并产生驻波。

图 1-1 驻波生成

驻波表示传输质量。匹配良好的传输线没有反射，因此没有驻波。图 1-1 中的绿色曲线表示驻波。在大多数实际应用中，传输线上会形成驻波，这可能会因散热而导致功率损耗。反射系数 (Γ) 也用于表示正向功率和反射功率之比。

方程式 1.

Γ = \frac{P_{r e f}}{P_{f W d}}

回波损耗是正向路径和反射路径之间的功率差，以 dB 为单位

方程式 2.

Γ = - 20 \log (Γ)

VSWR 是电压驻波比的缩写，是驻波的最大幅度与最小幅度之比。

方程式 3.

V S W R = \frac{V_{m a x}}{V_{m i n}}

使用方程式 3 计算 VSWR 并不是很有效，因为探测 V_max 和 V_min 并不简单，我们通常将 VSWR 作为反射系数的函数来演示，如方程式 3 所示。

方程式 4.

V S W R = \frac{1 + |Γ|}{1 - |Γ|}

在实际场景中，由于传输线和负载不能很好地匹配，VSWR 通常大于 1。较高的 VSWR 表明反射信号功率高，例如，VSWR 值为 6 意味着向前传输的功率有 50% 会被反射回。这可能会损坏射频信号源并导致传输质量下降。因此，有必要跟踪 VSWR 来了解反射功率强度，从而防止源、传输线和信号质量退化。

本应用手册中显示了 VSWR 检测器。两个功率检测器用于检测正向和反向功率，然后使用差分放大器减去其对数形式的输出。必须进行除运算才能计算出功率值，功率的对数变换允许使用运算放大器通过简单的减法电路实现这种除法。这两个对数检测器将反射系数输出为差分电压，可将该电压馈入处理器或控制器/FPGA 上的 ADC，从而计算 VSWR 的值。