Потеря несоответствия - Mismatch loss

Потеря несоответствия в линия передачи теория - это количество энергии, выраженное в децибелы которые не будут доступны на выходе из-за несоответствия импеданса и отражения сигнала. Линия передачи с правильным оконечным сопротивлением, т. Е. Оконечным сопротивлением, равным сопротивлению характеристическое сопротивление линии передачи, не будет иметь отражений и, следовательно, потери рассогласования. Потери из-за несоответствия представляют собой потери мощности в системе.^{[сомнительный ]}. Его также можно рассматривать как количество полученной мощности, если система была идеально согласована.^{[сомнительный ]}. Согласование импеданса является важной частью проектирования радиочастотной 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

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

Рисунок 1. Простая схема, показывающая характеристическое сопротивление Z_о а сопротивление нагрузки Z_L. В идеально подобранной системе Z_L= Z_о, и нет потери несоответствия.

${\displaystyle ML_{\mathrm {dB} }=10\log _{10}{\bigg (}{\frac {P_{i}}{P_{i}-P_{r}}}{\bigg )}\,}$

${\displaystyle P_{r}=P_{i}-P_{d}\,}$

куда

${\displaystyle P_{i}}$ = падающая мощность
${\displaystyle P_{r}}$ = отраженная мощность
${\displaystyle P_{d}}$ = поставленная мощность (также называемая принятая мощность)

Доля падающей мощности, передаваемой нагрузке, составляет

Рисунок 2. Простая схема, показывающая падающую мощность, P_я, под нагрузкой. Отраженная мощность будет разницей между P_я и выдаваемой мощности P_d.

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

куда${\displaystyle \rho }$ это величина коэффициент отражения. Обратите внимание, что когда коэффициент отражения приближается к нулю, мощность нагрузки увеличивается.

Если коэффициент отражения известен, рассогласование можно рассчитать следующим образом:

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

По коэффициенту стоячей волны напряжения (КСВН ):

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

^[2]

Источники потери несоответствия

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 сумма убытков в усилители 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 потеря рассогласования в передающей и приемной антеннах напрямую влияет на потери в системе, включая систему. коэффициент шума. Другие общие компоненты радиочастотной системы, такие как фильтры, аттенюаторы, разветвители, и комбайнеры вызовет некоторую потерю несоответствия. 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

^[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 простым сложением 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 от более чем одного несовпадающего устройства.

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

куда ${\displaystyle \theta }$ - сложный фазовый переход из-за второго отражения

Смотрите также

• Вносимая потеря

Рекомендации

1. Дэниэлс, 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, применение и конструкция.
3. Карр, Джозеф Дж. (2002). Радиочастотные компоненты и схемы. Оксфорд: Newnes. ISBN  0-7506-4844-9
4. Скольник, Меррилл И. (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