經(jīng)驗法則:回波損耗多少才算多?
可以說,99%的工程師經(jīng)常被S參數(shù)搞混,當S參數(shù)被用來定義一些規(guī)范時,常常定義者自己都不理解S參數(shù),本文將用經(jīng)驗法則告訴大家,如何規(guī)范的計算回波損耗。
S參數(shù)矩陣中的每個參量,事實上都是正弦信號從互連系統(tǒng)中某一端口輸出和另一端口輸入之間的比較。反射系數(shù)S11定義為端口1反射的能量占端口1入射信號的比例,也就是輸入回波損耗;傳輸系數(shù)S21定義為從端口2出來的正弦波和從端口1進入的正弦波的比值。
我們知道,正弦波的能量是振幅的平方,據(jù)此,對于損耗很小的網(wǎng)絡,S11和S21之間有如下的關(guān)系:
如果知道S11的值,對于無耗網(wǎng)絡,就可以求取出S21的值,當然這是根據(jù)幅度來計算的。例如如果反射系數(shù)S11為10%,則傳輸系數(shù)S21將是99.5%。10%的反射振幅聽起來很多,但實際上對傳輸信號的影響微不足道。
通常,我們用db描述S參數(shù)。隨著反射系數(shù)以db為單位增加,傳輸系數(shù)S21將會在什么時候被顯著影響?如果S21以-0.5db下降,S11最大能降低到多少?
這很容易估算,我們以db為單位,將S11換成幅度值,計算出S21的幅度,在換算成db。下圖顯示了S11與S21之間的關(guān)系。
當S11為-40db時,它對S21的幾乎沒有影響;當S11為-30db時,對S21的影響甚微;甚至當S11為-20db時,對S21的影響也很小。從圖中可以看出,只有當S11高達-15db時,才能略顯對S21的影響。
那S21究竟多少才算多?我們假設對S21的影響為-0.5db,從圖中可以看到,只有S11為-10db時,才會對S21造成-0.5db的影響,這是非常令人驚訝的。
我們注意到,當S11高達-10db,也就是30%的信號被反射時,S21的傳輸損耗為-0.5db。取決于你的系統(tǒng)可以接受多大的傳輸損耗影響,S11的門檻大約是-10db到-15db之間,一般取-13db。
這就得出我們前面所提的經(jīng)驗法則,即互聯(lián)結(jié)構(gòu)和組件的最大S11回波損耗值為-13db。
如果S11小于-13db,那么我們不會看到反射對傳輸信號的影響;但如果S11大于-13db,對S21的影響將會體現(xiàn)出來。例如,一個連接器的S11值為-20db,則對傳輸系統(tǒng)沒有任何影響。
現(xiàn)在,請回答以下問題:
1.如果回波損耗為-25db,這對傳輸系統(tǒng)是否有影響?
2.一個短的傳輸線路的回波損耗S11峰值為-15db,則線路和端口之間的阻抗差為多少?
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