Потеря несоответствия

Потери из-за рассогласования в теории линий передачи - это величина мощности, выраженная в децибелах , которая не будет доступна на выходе из-за рассогласования импеданса и отражений сигнала . Линия передачи с правильным оконечным сопротивлением, то есть оконечным сопротивлением, равным характеристическому сопротивлению линии передачи, не будет иметь отражений и, следовательно, потерь из-за рассогласования. Потеря несоответствия представляет собой количество энергии, потерянной в системе ^{[ сомнительно - обсудить ]} . Его также можно рассматривать как количество полученной мощности, если система была идеально согласована ^{[ сомнительно - обсудить]} . Согласование импеданса - важная часть проектирования ВЧ-системы; однако на практике, вероятно, будет некоторая степень потери рассогласования. ^[1] В реальных системах относительно небольшие потери связаны с потерями из-за рассогласования и часто составляют порядка 1 дБ.

Расчет [ править ]

Потери рассогласования (ML) - это отношение падающей мощности к разнице между падающей и отраженной мощностью:

Рисунок 1. Простая схема , показывающая характеристический импеданс Z _O и импеданс нагрузки Z _L . В идеально согласованной системе Z _L = Z _o , и потери из-за рассогласования отсутствуют.

{\ Displaystyle ML _ {\ mathrm {дБ}} = 10 \ log _ {10} {\ bigg (} {\ frac {P_ {i}} {P_ {i} -P_ {r}}} {\ bigg)} \,}

{\ Displaystyle P_ {r} = P_ {i} -P_ {d} \,}

где

${\ displaystyle P_ {i}}$ = падающая мощность = отраженная мощность = передаваемая мощность (также называемая принятой мощностью )
${\ displaystyle P_ {r}}$
${\ displaystyle P_ {d}}$

Доля падающей мощности, передаваемой нагрузке, составляет

Рис. 2. Простая схема, показывающая падающую мощность P _i на нагрузке. Отраженная мощность будет разницей между P _i и передаваемой мощностью P _d .

{\frac {P_{d}}{P_{i}}}=1-\rho ^{2}

где - величина коэффициента отражения . Обратите внимание, что когда коэффициент отражения приближается к нулю, мощность нагрузки увеличивается. $\rho$

Если коэффициент отражения известен, рассогласование можно рассчитать следующим образом:

ML_{\mathrm {dB} }=-10\log _{10}{\bigg (}1-\rho ^{2}{\bigg )}\,

По коэффициенту стоячей волны по напряжению ( КСВН ):

ML_{\mathrm {dB} }=-10\log _{10}{\bigg (}1-{\bigg (}{\frac {VSWR-1}{VSWR+1}}{\bigg )}^{2}{\bigg )}\,

^[2]

Источники потери несоответствия [ править ]

Любой компонент линии передачи, имеющий вход и выход, будет вносить вклад в общую потерю рассогласования системы. Например, в смесителях потеря рассогласования возникает, когда существует рассогласование импеданса между ВЧ портом и портом ПЧ смесителя. ^[3] Это одна из основных причин потерь в смесителях. Точно так же большая часть потерь в усилителях происходит из-за несоответствия между входом и выходом. Следовательно, не вся доступная мощность, генерируемая усилителем, передается на нагрузку. ^[4] Это наиболее важно в антенных системах, где потери из-за рассогласования в передающей и приемной антеннах напрямую влияют на потери в системе, включая коэффициент шума системы.. Другие общие компоненты РЧ-системы, такие как фильтры , аттенюаторы , делители и сумматоры, будут генерировать некоторую величину потерь рассогласования. Хотя полностью исключить потерю рассогласования в этих компонентах практически невозможно, вклад каждого компонента в потерю рассогласования можно минимизировать, выбрав качественные компоненты для использования в хорошо спроектированной системе.

Ошибка несоответствия [ править ]

^[5]Если в каскаде два или более компонентов, как это часто бывает, результирующая потеря рассогласования происходит не только из-за рассогласования отдельных компонентов, но также из-за того, как отражения от каждого компонента сочетаются друг с другом. Общие потери из-за рассогласования не могут быть рассчитаны путем простого сложения вкладов отдельных потерь от каждого компонента. Разница между суммой потерь рассогласования в каждом компоненте и общими потерями рассогласования из-за взаимодействий отражений известна как ошибка рассогласования. В зависимости от того, как объединяются множественные отражения, общие системные потери могут быть меньше или больше, чем сумма потерь рассогласования от каждого компонента. Ошибка рассогласования возникает парами, поскольку сигнал отражается от каждого несовпадающего компонента. Итак, для примера на рисунке 3,есть ошибки несоответствия, генерируемые каждой парой компонентов.^[6] Неопределенность рассогласования увеличивается с увеличением частоты и в широкополосных приложениях. Фазирование отражений особенно затрудняет моделирование.

Общий случай вычисления ошибки рассогласования (ME):

Рис. 3. Простая схема, показывающая множественные отражения из-за более чем одного несовпадающего устройства.

ME_{\mathrm {dB} }=20\log _{10}{\bigg (}1-\rho _{1}\rho _{2}\,e^{-j2\theta }{\bigg )}\,

где - сложный фазовый переход из-за второго отражения $\theta$

См. Также [ править ]

Вносимая потеря

Ссылки [ править ]

^ Дэниелс, Дэвид Дж. (2004). Наземный радар (2-е издание). Институт инженерии и технологий. ISBN 978-0-86341-360-5
↑ Lo YT и Lee SW 1988. Справочник по антеннам: теория, приложения и дизайн.
^ Карр, Джозеф Дж. (2002). Радиочастотные компоненты и схемы. Оксфорд: Newnes. ISBN 0-7506-4844-9
Перейти ↑ Skolnik, Merrill I. (2001). Введение в радиолокационные системы (3-е издание). Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. ISBN 0-07-288138-0
^ Белый, Джозеф Ф. (2004). Высокочастотные методы: Введение в радио- и микроволновую технику. Хобокен: Вайли. ISBN 0-471-45591-1
^ Бриггс, Джон Н. (2004). Обнаружение целей морским радаром. Институт инженерии и технологий. ISBN 978-0-86341-359-9

[1] Дэниелс, Дэвид Дж. (2004). Наземный радар (2-е издание). Институт инженерии и технологий. ISBN 978-0-86341-360-5

[2] Lo YT и Lee SW 1988. Справочник по антеннам: теория, приложения и дизайн.

[3] Карр, Джозеф Дж. (2002). Радиочастотные компоненты и схемы. Оксфорд: Newnes. ISBN 0-7506-4844-9

[4] Перейти ↑ Skolnik, Merrill I. (2001). Введение в радиолокационные системы (3-е издание). Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. ISBN 0-07-288138-0

[5] Белый, Джозеф Ф. (2004). Высокочастотные методы: Введение в радио- и микроволновую технику. Хобокен: Вайли. ISBN 0-471-45591-1

[6] Бриггс, Джон Н. (2004). Обнаружение целей морским радаром. Институт инженерии и технологий. ISBN 978-0-86341-359-9

[1]