為何在RF設計中理解波反射非常重要？

在低頻下工作的普通電路與針對RF頻率設計的電路之間的關鍵區別在于它們的電氣尺寸。RF設計可采用多種波長的尺寸，導致電壓和電流的大小和相位隨元件的物理尺寸而變化。這為RF電路的設計和分析提供了一些基礎的核心原理特性。

基本概念和術語

假設以任意負載端接傳輸線路（例如同軸電纜或微帶線），并定義波量a和b，如圖1所示。

圖1.以單端口負載端接匹配信號源的傳輸線路。

這些波量是入射到該負載并從該負載反射的電壓波的復振幅。我們現在可以使用這些量來定義電壓反射系數Γ，它描述了反射波的復振幅與入射波復振幅的比值：

反射系數也可以用傳輸線路Z0的特征阻抗和負載ZL的復雜輸入阻抗表示為：

RF工程一般采用Z0 = 50 Ω，這是信號衰減和功率處理容量之間的折衷選擇，可以通過同軸傳輸線路實現。但是，在有些應用中，例如，在需要遠距離傳輸RF信號的廣播系統中，Z0 = 75 Ω是更常見的選擇，以減少電纜損耗。

不管特征阻抗的值是多少，如果負載阻抗相同（ZL = Z0），則表示該負載與傳輸線路匹配。需要注意的是，只有在信號源與傳輸線路匹配時這個條件才有效，如圖1所示，本文也做了這一假設。在這種情況下，不會產生任何反射波（Γ = 0），負載從信號源接收到的功率最大，而在全反射（|Γ| = 1）的情況下，根本不會向負載輸送任何功率。

如果負載不匹配（ZL ≠ Z0），則不會接收到全部入射功率。相應的功率“損耗”稱為回波損耗（RL），它與反射系數的大小相關，可通過如下公式表示：

回波損耗是指負載上的入射功率與反射回來的功率之比。回波損耗始終是非負值，表示負載與朝向源極的負載上“顯示”的網絡阻抗之間的匹配程度。

如果負載不匹配，反射波的存在會導致駐波，從而導致電壓振幅不穩定，會隨線路位置而變化。用于量化線路阻抗不匹配的參數稱為駐波比（SWR），定義如下：

由于我們通常用最大和最小電壓來解析SWR，因此該量也稱為電壓駐波比（VSWR）。SWR是一個實數，取值范圍從1到無窮，其中SWR = 1表示負載匹配。

結論

RF電路具有許多與普通電路不同的基本特性。設計和分析微波電路需要使用擴展概念來解決實際相關的問題。本文介紹和探討了與RF系統的一個主要特性波反射相關的一些重要概念和術語。

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