采用定向耦合器和RF對數放大器實現VSWR的檢測和保護(08-100)

　　電壓駐波比(Voltage Standing Wave Ratio，VSWR)是用于描述電路阻抗失配程度的參數。差的VSWR可能引起RF電路中的許多問題。VSWR引起的最壞情況是RF/微波高功率放大器(HPA)的永久性損壞，這通常被稱為VSWR故障。因此，保護HPA防止出現VSWR故障是極為重要的。本文提出了一種解決方案，它使用定向耦合器和高性能RF對數放大器檢測VSWR參數，避免VSWR故障，以保護HPA。本文對VSWR檢測和保護方案的原型電路進行了設計和測試，采用這個方案，以往在VSWR > 4:1的條件下就發生故障的HPA，在VSWR > 15:1的條件下仍能正常工作。

　　電壓駐波比(VSWR)

　　傳輸線上的電壓和電流由特定的比率聯系在一起，該比率關系就是通常所說的特征阻抗(ZO)。如果信號源加在阻抗大小為特征阻抗的負載上，那么所有資用功率均施加到該負載上。傳輸線上的任何失配會使負載阻抗發生變化，從而引起傳輸線上的反射電流和電壓，由此產生了駐波。入射波和反射波發生相長干涉和相消干涉，導致了圖1中示出的最大值(Vmax)和最小值(Vmin)。電壓駐波比即是描述該失配的參數，被定義為Vmax和Vmin的比值Vmax/Vmin。

　　理想的阻抗匹配(VSWR=1:1)可以使功率無損傳輸，而嚴重的阻抗失配(高VSWR)將導致傳輸到負載的功率減少。高VSWR可能引起多種系統問題，其中對VSWR最為敏感的器件是功率放大器，一般在天線之前。高VSWR可能造成無線電裝置的工作范圍縮小、發射信號使接收部分飽和、或者使無線電裝置過熱。更為嚴重的影響是損壞發射機并且擊穿傳輸電介質。由于天線上反射回的信號在功率放大器處再次反射，然后重新發射出去，導致了類似多徑現象，因此高VSWR可能引起電視廣播系統的遮蔽衰落。

　　使用定向耦合器和RF對數檢波器檢測VSWR

　　定向耦合器

　　圖1 失配條件下的傳輸線上的駐波是由入射波和反射波疊加而成的。