将VSWR与PCB设计中的回波损耗联系起来

2020-06-25

当创建在射频下传导交流電(diàn)（AC）的PCB原型时，设计必须补偿電(diàn)流波对原型材料的影响。传输線(xiàn)通常包含两个不同的导體(tǐ)以优化電(diàn)流。传输線(xiàn)是為(wèi)一定范围的交流電(diàn)压构建的，并且電(diàn)压会沿传输線(xiàn)变化。传输線(xiàn)采用(yòng)监视指标以保持電(diàn)流良好流动。

VSWR的回波损耗是PCB设计中的重要指标。这种关系是确定電(diàn)流流过设备的程度以及電(diàn)子器件工作状况的好方法。本文(wén)将对VSWR和回波损耗背后的概念进行复习，然后探讨PCB设计中有(yǒu)关VSWR和回波损耗比的一些特殊注意事项。

什么是VSWR和回波损耗？

通过传输線(xiàn)的電(diàn)流应始终流过所连接设备之间的导體(tǐ)。但是，電(diàn)流波有(yǒu)时会通过导體(tǐ)向后反射。反向波与正向波之间的電(diàn)压比称為(wèi)反射系数。该系数由下式定义。

 

理(lǐ)想情况下，不应存在反向波，从而导致反射系数為(wèi)0，但这在实践中并不总是会发生。传输線(xiàn)的最大和最小(xiǎo)電(diàn)压是根据反射系数定义的。

最大電(diàn)压：1 +反射系数的绝对值

最小(xiǎo)電(diàn)压：1 –反射系数的绝对值

传输線(xiàn)中最大電(diàn)压和最小(xiǎo)電(diàn)压的绝对值之比称為(wèi)電(diàn)压驻波比或VSWR。通过传输線(xiàn)的低VSWR意味着電(diàn)子设备连接良好，并且電(diàn)流中的任何中断都将更容易找到。VSWR由以下公式定义。

 

通过测量回波损耗可(kě)以发现中断，回波损耗是传输線(xiàn)中信号功率的降低。在電(diàn)子产品中，功率是输出電(diàn)流及其電(diàn)压的乘积。如果连接到传输線(xiàn)的设备未正确消耗必要的電(diàn)流，则会发生功率降低。回波损耗通常表示為(wèi)从设备继续沿传输線(xiàn)向下传输的功率（入射功率）与沿传输線(xiàn)向上反射的功率（反射功率）之间的比率，以分(fēn)贝為(wèi)单位。换句话说，回波损耗测量吸收和使用(yòng)了多(duō)少功率。回波损耗由以下公式定义。

 

尽管存在许多(duō)表格可(kě)以在VSWR和回波损耗之间进行转换，但也可(kě)以使用(yòng)以下公式在它们之间进行转换。

 

VSWR和回波损耗如何影响PCB设计？

传输線(xiàn)应具有(yǒu)较低的驻波比和较高的回波损耗。这意味着传输線(xiàn)应传导良好的電(diàn)流，但也易于识别電(diàn)流中断。中断（通常被称為(wèi)失配）对PCB原型的功能(néng)有(yǒu)害。如果電(diàn)流无法正确流过器件，并且VSWR的回波损耗比更大，则器件的性能(néng)会受到极大影响。接口边界的温度可(kě)能(néng)会升高，设备关键部分(fēn)的電(diàn)压可(kě)能(néng)会发生变化，并且一个设备的故障可(kě)能(néng)会影响整个网络。

沿着传输線(xiàn)的功率有(yǒu)效传输应该尽可(kě)能(néng)地高，但是由于失配导致的VSWR与回波损耗比问题会迅速降低功率。这会导致信号强度和广播范围大大降低。监视VSWR的回波损耗比是广播電(diàn)台和从事广播工作的任何技术公司的标准做法。

在PCB原型上添加匹配的变压器可(kě)以保护器件免受由于失配或電(diàn)流问题导致的突然電(diàn)流尖峰的影响。这些变压器减轻了阻抗，即与通过PCB器件的電(diàn)流相反的量。波反射使電(diàn)流更难流过器件，因為(wèi)反射波可(kě)以部分(fēn)抵消正向波。还可(kě)以通过使用(yòng)衰减器来处理(lǐ)阻抗，该衰减器可(kě)在不使電(diàn)流波形失真和引起不良反射的情况下降低電(diàn)流功率。