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如何快速評估兩個射頻器件級聯(lián)的回波損耗RL?

2022/07/11
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閱讀需 4 分鐘
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來源:射頻學堂

公眾號作者:RF 小木匠

大家好,這里是【射頻學堂】。

射頻電路設計中,通常會遇到多個射頻網絡的級聯(lián),這個時候通常需要評估級聯(lián)網絡的性能。比如說NF,Gain,IL 和RL。

對于級聯(lián)網絡的噪聲系數(shù)NF和增益Gain,課本上有詳細的計算公式,插損IL通常我們直接相加就可以了。但是關于回波損耗RL,可能很多同學就頭疼了。

為什么系統(tǒng)指標是12dB,分配到我這邊卻要18dB? 這6dB 是怎么來的?今天我們大家一起來算一下?到底要不要6dB? 當然這里有一個最準確的算法,如果我們已知這兩個二端口器件的S參數(shù),我們先把S參數(shù)轉換為傳輸參數(shù)ABCD,然后各個網絡的傳輸參數(shù)相乘,計算得出級聯(lián)網絡的傳輸參數(shù),最后再轉換為S參數(shù)就可以了。

具體過程可以參考文章《淺談微波網絡參數(shù)和網絡級聯(lián)的計算》

過程如下:1,S參數(shù)到A參數(shù)

 

2, A參數(shù)相乘

 

3,A參數(shù)轉換為S參數(shù)

但是這有個前提是級聯(lián)網絡的各個子網絡的S參數(shù)是已知的。如果已知,我們直接把子網絡的S參數(shù)封裝到仿真模型里面,在ADS里面級聯(lián)起來運行一下就得到了。也不用上面那些復雜的公式了。所以對于已知S參數(shù)的子網絡,級聯(lián)網絡的S參數(shù)也是一定的。

但是在射頻評估階段,我們很難拿到所有子模塊的S參數(shù),并且有些子模塊的S參數(shù)也有一定的波動性。這個時候快速評估就顯得格外重要。

舉個栗子,兩個子模塊的回波損耗 RL 要求都是18dB,那么級聯(lián)網絡的回波損耗 RL 會是多少呢?

因為在上文的計算中,我們不僅要知道S11 的值,還需要S21,S12 和S22 的值,顯然這個例子是缺乏的,這樣通常情況下,我們可以根據(jù) 統(tǒng)計方法給出一個合理的估計,也就是運用RSS(平方和根)的方法來計算。

RL1=-18dB

Γ1=10^(-18/20)=0.12589

RL2=-18dB

Γ2=10^(-18/20)=0.12589

那么 Γ3=sqrt(Γ1^2+Γ2^2)=0.178

RL3=20log(0.178)=-14.99dB

也就是說按照統(tǒng)計方法得到的這個級聯(lián)網絡的回波損耗是15dB。這個值的準確率還是蠻高的,同學們可以嘗試一下。

那么最差會是多少呢?

RL worst=20log(Γ1+Γ2)=-11.979dB ≈-12dB。

這個12dB和子網絡的18dB相差6dB。這就是最差會惡化 6dB 的原因,也就是20*log10(2)。

同理,按照上面的計算方法也可以評估兩個不同RL模塊級聯(lián)的總RL,比如子模塊1的RL是18dB,子模塊2 的RL是10dB,那么級聯(lián)網絡RL的統(tǒng)計值就是13.2dB, 最差值是7.1dB。

這樣計算對不?

最差是多少我們知道了,那么級聯(lián)網絡的RL最好能到多少呢?

歡迎評論告訴唄!

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