Impedance Matching ve The Reflection Co effective

Impedance eşleştirme RF mühendisliğinde temel bir disiplindir, telekomünikasyon ve yüksek hızlı dijital tasarım. Onun özünde, hedef, kaynaktan kaynaktan kaynak aktarılmasını sağlayarak bir kaynaktan kaynak aktarılmasını sağlamak için bir yüke geri dönüşmektir.Rektöreksiyonu azaltıcı aşamalara zarar verir.The simpleksation()[tr|sing right tr|s the right}[tr|s right}[tr|s right tr|s right tr|-)

The Reflection Co effective Nedir?

yansıma katsayısı, bir iletim hattında (örneğin, bir yük veya bir kavim) dalganın amplitüdünün amplifikasyon oranını açıklayan karmaşık bir sayıdır: Mathematically, olarak tanımlanır:

[FONT=[0) ⁇ = (Z[DÜDÜDÜDÜDÜŞÜŞÜNÜŞÜŞÜŞÜNÜye: ÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂH, ÂHÂHÂH, ÂHÂH, ÂHÂH, ÂHÂH, ÂH, ÂH, ÂHÂH, ÂH, ÂH, ÂHÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂHÂHÂH ÂH, ÂH, ÂH, ÂHÂHÂH ÂHÂH ÂH ÂH ÂHÂHÂH ÂH, ÂH, ÂH ÂH, ÂHÂH, ÂHÂHÂ

Nerede:

  • [FONT:0]ZL) = yük (gömürmede engel)
  • [FONT:0]Z0) = İlet çizgisinin karakteristik özelliği

Bu ifade tek frekans sinusoidal bir sinyal için geçerlidir ve üniformalı, kayıpsız (veya düşük parlaklık) bir çizgidir.Her iki dürtü de genellikle karmaşıktır, bu yüzden DÜŞÜNÜ:0) ⁇ [DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞ

Gerçek dünya sistemlerinde, minimizingurFLT:0)| ⁇ |[Dönetici:0)) eleştireldir. Düşük yansıma katları doğrudan yüksek güç transferine, daha düşük duran dalga oranına ve daha az sinyal bozulmasına neden olur.

Türleme ve Fiziksel Anlam

Formula'in Kökenleri

Anahtarlama katsayısı formülü yükteki sınır koşullarından ortaya çıkıyor. Yüke doğru seyahat eden bir olay gerilimi dalgası göz önünde bulundurun.In the load, the total voltaj and current must meet Ohm)L0[FLT:D) / (Z[FLT)[D)[D)[D)[D)

Özel Vakalar

  • [FONT=0)Perfect maç:[Dönetici: [Döntilmiş: 1) Z) = Z).0
  • [FONT:0) Açık devre: [DÜDÜDÜDÜDÜ:2) Z) = ⁇ → ⁇ = 1 (toplam yansıma, in-fay)
  • [FONT=0)Short devre: [Dönetici: · · 0 → ⁇ = -1 (toplam yansıma, 180° fazdan).
  • [FONT:0)Purely reaktif yük: [DÜDÜT:1] | ⁇ | = 1; tüm güç yanılır (nopaz).

Magnitude, Faz ve Geri Dönüş

yansıma katsayı büyüklüğü:0)| ⁇ |[Dönetici] 0 ile 1. arasında gerçek bir sayıdır. genellikle [[0) geri dönüş kaybı[Dönetici:0)[x)[x|s)) ilerleyici güç arasındaki oran (örneğin, dB) ilerleyici güç arasındaki hızdır.

[B][/FONT=0)RL (dB) = - 20 log[DÜT:1)[*)[DÜye:2| ⁇ |)).

Yüksek geri dönüş kaybı (örneğin, 20 dB) çok küçük bir yansımaya karşılık gelir ([DÜ:0)| ⁇ |) = 0.1). tersine, 0 dB'ye yakın bir geri dönüş kaybı neredeyse tüm güç yanılır.

A Smith grafiğinin (daha sonra) iptal edilmesi için yansıma dalgasının aşamasına gelen tüm çoğaltma noktaları, sinyalizasyon hatlarının uzunluğu, stubs ve reaktif bileşenler tüm etkileşim noktası ile etkileşime girilmesi önemlidir. A Smith grafiği (daha sonra ortaya çıkan) hem büyüklüğü hem de fazı görselleştirmek için bir grafik yolu sunar.

VSWR ile İlişki (Voltage Standing Wave Oran)

Aff:0) ⁇ [Dönetici:0)[Dönderlik:2) ayakta dalga oranı (VSWR)[DÜye ait olan bir diğer ortak ölçüm, SWR olarak da yazılır. VSWR, iletim hattı boyunca minimum gerilim oranına bağlıdır ve bununla ilgilidir.|[DDÜye/DÜye/DÜye/DÜye/DÜye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/DÜye/DÜye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/SÜye)

[FONT=0)VSWR = (1 + | ⁇ |) / (1 – | ⁇ |)).

VSWR her zaman ≥ 1 olduğundan, basit güç veya gerilim dedektörleri ile ölçmek genellikle daha kolaydır. ters ilişki, ölçülen VSWR'den bulmanızı sağlar.

[0]| ⁇ | = (VSWR – 1) / (VSWR + 1)).

Örneğin:

VSWR|Γ|Return Loss (dB)
1.00.00∞ (perfect match)
1.50.2013.98
2.00.339.54
3.00.506.02
∞1.000 (total reflection)

Birçok pratik sistemde, 1.5'in altında bir VSWR (| ⁇ | < 0.2) kabul edilebilir; sıkı uygulamalar (örneğin, hücresel temel istasyonlar) genellikle VSWR < talep eder; 1.2.

Yanan Coaktif Hesaplamayı Hesaplamak: Step-by-Step Örnekleri

Örnek 1: 50 GU Sistem ile Dirensel Yük

Z)0[Dönemli: Ø, Z)L) = 75 ULL (kesinlikle direnici).

[0] ⁇ = (75- 50) / (75 + 50) = 25 / 125 = 0.2).

Magnitude = 0.2, faz = 0° (gerçekten olumlu) geri dönüş = -20 log(0.2) ⁇ 13.98 dB. VSWR = (1 + 0.2) / (1 - 0.2) = 1.5.

Örnek 2: Komplek Yük Impedance

Z) ile bir sistem düşünün). = 50 ULLT ve Z)L) = 30 + j40 {{ (dükleyici tepki ile anten).

[FONT=0) ⁇ = (30 + j40 – 50) / (30 + j40 + 50) = (-20 + j40) / (80 + j40)[Dön 1: 1 )

Boyut ve faz (bir hesap makinesi veya karmaşık arithmetic veya hesaplayıcı)

  • Sayıcı: -20 + j40 → büyüklük = √(400 + 1600) = √2000 ⁇ 44.72, faz = yaytan(40/-20) = 116.6°
  • Denominator: 80 + j40 → büyüklüğü = √ (6400 + 1600) = √8000 ⁇ 89.44, faz = yaytan(40/80) = 26.6°
  • [0] ⁇ = 44.72/89.44 ⁇ (116.6° – 26.6°) = 0,5 ⁇ 90°)

Böylece | ⁇ | = 0,5, geri dönüş kaybı = 6.02 dB, VSWR = 3.0. düzeltilmesi gereken büyük bir yanlışlık.

Örnek 3: VSWR'yi Back-Calculate'ye Kullanımı

Bir teknisyen VSWR = 75 LOW kablosu bilinmeyen bir yük ile sona ermiş olur. ComputeurFLT:0)| ⁇ |).

[[0)| ⁇ | = (2.2 – 1) / (2.2 + 1) = 1.2 / 3.2 = 0.375[Dön 1: 1)

Geri dönüş kaybı ⁇ 8.5 dB. Aşama sadece VSWR'den belirlenemez; VNA gerektirir.

Yanan Co effective

Vector Network Analyzer (VNA)

En doğru ve kapsamlı ölçüm aracı, [[0)vector ağ analizörü) olarak, A VNA, bir kutup arsası veya Smith sinyalini temizledi ve hem de elektriksel olarak dalgalar iletilen önlemlerle ilgili olarak, doğrudan doğrulanmış ve doğrulanmış dalgalar:2).

VNA ile ⁇ ölçmek için temel adımlar:

  1. VNA'yı referans uçakta ( kablo veya test port'un sonu)
  2. Cihazı test altında bağlayın (DUT) – e.g., bir anten, yükseltici giriş veya filtre.
  3. Frekans ilgi yelpazesini ayarlayın.
  4. [FONT=0]S[Dönetici:2][Dönetici: 3) doğrudan - tek bir sınır ölçüm için ⁇ eşit.

VNA ölçüm, eşleşen ağların tasarımı için önemlidir, çünkü hem frekans boyunca ⁇ 'nin büyüklüğü hem de aşamasını sağlar.

SWR Ölçüm Cihazı / Yanometre

VNA'nın pratik dışı olduğu saha uygulamaları için, bir SWR metre (veya yönsel çiftçi güç dedektörleri ile) VSWR aracılığıyla ⁇ 'nin büyüklüğünü ölçebilir. Basit çift katlı dedektörlerin örneği ileri ve yansıyan güç; oran VSWR'ye verir.

Bununla birlikte, hızlı anten ayar veya kablo hatası tespiti için, bir SWR metre yeterlidir. ölçülen VSWR yukarıda formülü kullanarak | ⁇ |

Zaman-Domain Reflectometry (TDR)

Bir TDR hızlı bir pul gönderir ve zaman çözünürlüğü ile yansımaları gözlemler. Belirli bir gecikmedeki yansımanın amplitüdünün bu mesafedeki yansıma kata karşılık gelir. TDR, imkansızlıklar bulmak için kullanılır (örneğin, kablo molaları, zavallı konektörler) ancak daha az yaygındır.

Smith Chart: ⁇ görselleştirme ve eşleştirme

1930'larda Phillip H. Smith tarafından geliştirildi, Smith grafiği sürekli-resistance ve sürekli-reactance çevreleri ile yansıma katan bir kutup arsasıdır. RF mühendisleri için en sezgisel araç olmaya devam ediyor çünkü size izin veriyor:

  • [FONT:0]Plot bir ölçüt [Dönetici] bir nokta olarak ölçüldü ve Z[DÜye Olmayanlar İçin Normalleştirilmişler[Dönem:2).
  • [FONT:0)Zizyan dönüşümleri ortadan kaldırmaktadır[Dönetici: 1) Bir iletim hattı boyunca hareket ettiğiniz gibi (kalkıntının etrafında boğmak).
  • [FONT=0) Tasarım eşleştirme ağları[Dönetici:0) serisi ve shunt L/C elementleri veya stub hatları kullanarak.

Smith grafiğini kullanmak için, yükleri doğrultmak için normalize:0))[Düzücükler[Dönetici:2) = Z[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜye Olmayanlar İçindeki mesafe[DÜye Olmayanlar İçindekiler)

Örneğin, 50 LOW sisteminde 30 + j40 ULLAT yükleri:0))L) = 0.6 + j0.8) Bunu bir Smith grafiğinde ortaya koyar.|)|[D:0|)

Impedance Matching Techniques Based on ⁇

Lumped-Element Matching

Düşük frekanslar birkaç gigahertz'a kadar, indüktörlerin ve kapasitörlerin ağlarının yaygındır. Hedef, yüklemeyi örneklemenin C veya C'nin (belki) ve tam tersi ile görmenin sebebidir.

Bilinen bir L-network tasarlamak için:0) ⁇ ) , yükün gerçek ve hayali kısımlarını belirlemek için ölçütlü yansıma katını kullanabilirsiniz. Sonra, formülleri veya Smith grafiği kullanarak, reaktif kısmı iptal eden L ve C değerlerini Z).

Stub Tuning

Dağıtım devreleri (transmission hatları), aETHFLT:0)stub[[Dönetici: 1) - kısa veya açık bir bölüm - yansımayı iptal etmek için yükten belirli bir mesafeye yerleştirilebilir.

Quarter-Wave Transformer

Tamamen dirençli yükler için, çeyrek dalga geçişi Doğru Z) ile eşleşince, ölçümle bağlantılı olarak, ölçümle tekrar ⁇ .

Ölçmede Pratik Değerlendirmeler

Kalibrasyon ve Referans Plane

Doğru ölçüm, ilgi noktasında kesin bir referans uçağı oluşturmak gerektirir. Test limanı ve DUT arasındaki herhangi bir bağlantı veya kablo kendi ⁇ . bir VNA kalibrasyonu, standartlar (açık, kısa, yük) o uçakta yerleştirilir.

Frekans Bağımlılığı

yansıma katsayısı temel olarak frekans işlevidir. 100 MHz'de iyi eşleşme görünen bir yük, 1 GHz'de kötü bir şekilde uyuşabilir. Her zaman amaçlanan işletim bant genişliğine karşı ⁇ çekmenin (iyi maç) ve anti-resonances nerede ⁇ zirveleri ortaya çıkarır.

Kayıp Hatların Etkisi

Uzun veya kayıp iletim hatlarında, ölçüm noktasındaki yansıma katlarının büyüklüğü, yükteki değere kıyasla kesintiye uğratılır. VNA, kalibrasyon yoluyla line kaybı için düzeltebilir, ancak kaynak sonunda yerleştirilen basit bir SWR metre, doğru alan ölçümleri varsa, "insertion lost" yöntemi veya doğru kullanımı üretici verileri kullanarak çarpıtacaktır.

Çevre Faktörleri

Sıcaklık, nem ve mekanik stres kabloyu engelleyebilir ve yük özelliklerini değiştirebilir. Kalıcı bir yükleme için ⁇ ölçüm yaparken, beklenen çalışma koşullarını altında okumalar alın.

Ortak Hatalar ve Them'dan Nasıl Kaçırmak

  • [FONT:0) fazı görmezden gelmek:[Dönetici:[Dönetici:0) Sadece VSWR veya | ⁇ | altoptimal eşleştirmeye yol açabilir.|mükemmel bir bileşeni eklemek için eksperatif bir bileşeni eklemek | ⁇ |görülmeden, fazı düşünmekten kötü bir şekilde yakın frekanslarda eşleştirmek olabilir.
  • [FONT:0] Yanlış referansı engelleyicidir: Her zaman ölçüm cihazınızı (VNA, SWR metre) aynı Z)[D) aynı şekilde ayarlanır - çoğu RF için 50 LOW, 75 LOW for video / broadband, veya 300/600 LOW for audio/telephone için.
  • [[FONT:0)Poor bağlantı kalitesi:[Dönder:[Dönder: 1 ) Hasarlı veya kirli konektörler, ölçüm yapmadan önce tüm bağlantıları tanıtmaktadır.
  • [FONT:0]Bir çok yansımayı göz ardı etmek: Kascaded yanlış eşleştirmeler, toplam ⁇ her bir sonsuzluktan gelen yansımalardan biridir. basit bir yük için, bu bir bileşen zincirinde değil, aynı zamanda bir hesapta değil.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

[FONT=0]))))))))))))) Doğrulanmış veya doğrulanmış bir şekilde kontrol edilen bir sistemle ilgili olarak, (Z[D)[Dönetici = (Z[D][/FONT)[D][/FONT=[D][/FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=[D=FONT=)[D=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FO

[0]Further okuması: [Dönem: [Düzd:0)

  • [FONT:0)Mini-Circuits Uygulama Not: VSWR'yi Anlamak ve Geri Dönüş Kayıplarını Anlamak).
  • [FONT=0)Electronics Notları: Yanma Coaktif Temeller[Dönemli: 1)
  • [FONT=0)Keysight Technologies: Network Analyzer Temelleri).
  • [0]RF Globalnet: Smith Chart mph).