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技術(shù)專(zhuān)題
將VSWR與PCB設計中的回波損耗聯(lián)系起來(lái)
當創(chuàng )建在射頻下傳導交流電(AC)的PCB原型時(shí),設計必須補償電流波對原型材料的影響。傳輸線(xiàn)通常包含兩個(gè)不同的導體以?xún)?yōu)化電流。傳輸線(xiàn)是為一定范圍的交流電壓構建的,并且電壓會(huì )沿傳輸線(xiàn)變化。傳輸線(xiàn)采用監視指標以保持電流良好流動(dòng)。
VSWR的回波損耗是PCB設計中的重要指標。這種關(guān)系是確定電流流過(guò)設備的程度以及電子器件工作狀況的好方法。本文將對VSWR和回波損耗背后的概念進(jìn)行復習,然后探討PCB設計中有關(guān)VSWR和回波損耗比的一些特殊注意事項。
什么是VSWR和回波損耗?
通過(guò)傳輸線(xiàn)的電流應始終流過(guò)所連接設備之間的導體。但是,電流波有時(shí)會(huì )通過(guò)導體向后反射。反向波與正向波之間的電壓比稱(chēng)為反射系數。該系數由下式定義。
理想情況下,不應存在反向波,從而導致反射系數為0,但這在實(shí)踐中并不總是會(huì )發(fā)生。傳輸線(xiàn)的最大和最小電壓是根據反射系數定義的。
最大電壓:1 +反射系數的絕對值
最小電壓:1 –反射系數的絕對值
傳輸線(xiàn)中最大電壓和最小電壓的絕對值之比稱(chēng)為電壓駐波比或VSWR。通過(guò)傳輸線(xiàn)的低VSWR意味著(zhù)電子設備連接良好,并且電流中的任何中斷都將更容易找到。VSWR由以下公式定義。
通過(guò)測量回波損耗可以發(fā)現中斷,回波損耗是傳輸線(xiàn)中信號功率的降低。在電子產(chǎn)品中,功率是輸出電流及其電壓的乘積。如果連接到傳輸線(xiàn)的設備未正確消耗必要的電流,則會(huì )發(fā)生功率降低?;夭〒p耗通常表示為從設備繼續沿傳輸線(xiàn)向下傳輸的功率(入射功率)與沿傳輸線(xiàn)向上反射的功率(反射功率)之間的比率,以分貝為單位。換句話(huà)說(shuō),回波損耗測量吸收和使用了多少功率?;夭〒p耗由以下公式定義。
盡管存在許多表格可以在VSWR和回波損耗之間進(jìn)行轉換,但也可以使用以下公式在它們之間進(jìn)行轉換。
VSWR和回波損耗如何影響PCB設計?
傳輸線(xiàn)應具有較低的駐波比和較高的回波損耗。這意味著(zhù)傳輸線(xiàn)應傳導良好的電流,但也易于識別電流中斷。中斷(通常被稱(chēng)為失配)對PCB原型的功能有害。如果電流無(wú)法正確流過(guò)器件,并且VSWR的回波損耗比更大,則器件的性能會(huì )受到極大影響。接口邊界的溫度可能會(huì )升高,設備關(guān)鍵部分的電壓可能會(huì )發(fā)生變化,并且一個(gè)設備的故障可能會(huì )影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò )。
沿著(zhù)傳輸線(xiàn)的功率有效傳輸應該盡可能地高,但是由于失配導致的VSWR與回波損耗比問(wèn)題會(huì )迅速降低功率。這會(huì )導致信號強度和廣播范圍大大降低。監視VSWR的回波損耗比是廣播電臺和從事廣播工作的任何技術(shù)公司的標準做法。
在PCB原型上添加匹配的變壓器可以保護器件免受由于失配或電流問(wèn)題導致的突然電流尖峰的影響。這些變壓器減輕了阻抗,即與通過(guò)PCB器件的電流相反的量。波反射使電流更難流過(guò)器件,因為反射波可以部分抵消正向波。還可以通過(guò)使用衰減器來(lái)處理阻抗,該衰減器可在不使電流波形失真和引起不良反射的情況下降低電流功率。