当射频能量通过射频电缆组件传输时,将发生以下三种情况:
A.能量传输到组件的另外一端,这通常是我们期望的;、
B. 能量在通过电缆时转变成热量散发掉和泄露掉;
C.能量反射回信号的发射端口。
电压驻波比和回波损耗就是用来衡量反射信号的大小。其定义就是由
于阻抗不匹配而造成的反射信号的总和。电压驻波比是通过反射信号的
波峰与波谷的比值而得来的,而回波损耗是通过衡量反射回源的功率与
输入功率的比值的对数计算出来的。电压驻波比,回波损耗,反射系数
和匹配效率可以通过表1查得。另外,从这个表中我们也可以看出,驻波
比带来的能量的损失非常小,如驻波比为1.3的情况下,能量的损失仅为
1.7%,相当于损耗为0.075dB带来的能量损失。
驻波或者回波损耗的产生主要是由于阻抗的不匹配而产生的。射频信
号在传输过程中遇到阻抗的变化会产生反射,根据阻抗的变化大小可以
计算出反射系数,从而可以计算出驻波比的数值。图2说明了驻波比产生
的原因和计算方法。
这种造成驻波的阻抗不一致性主要是来自电缆组件的连接器和连接器
的安装,连接器本身因为要兼顾界面标准和电缆结构尺寸,会存在一
些台阶,这些台阶会造成阻抗的跳变,好的连接器设计可以通过补偿
消除一部分跳变而获得较好的驻波比。但都无法彻底消除这些阻抗跳
变,所以,连接器及安装通常是驻波偏高的主要影响因素。当然,电
缆本身也会影响驻波。我们从图3中可以看出同样一根电缆组件的驻波
在通过网络分析仪的“门”功能去除连接器部分驻波变化情况。
另外,我们从电缆组件的电压驻波比的波形中也可以看出,由于阻
抗匹配造成的反射点主要来自于连接器处。我们可以通过计算得出,
驻波比波形的带宽换算成波长正好等于电缆组件的长度,也就是说连
接器造成了以组件长度为波长的带宽的驻波高点。从另外一方面,我
们可以得出为什么长电缆组件的驻波比的波形比较窄,而短电缆组件
的驻波比的波形比较宽,这就是因为以电缆组件长度为波长的带宽频
率不一样造成的。图4展示了不同长度组件的电压驻波比的波形情况。
如果电缆的阻抗出现有规律的周期性变化,会导致电缆组件的驻波比
在某一固定频率下出现一个很高的尖峰。如图5所示。而这个尖峰的高低
同电缆组件的长度有直接关系,组件越长,尖峰越高;另外,如果尖峰
出现在高频率点,短的电缆组件也很明显。这是因为造成回波的周期性
叠加的数量越多而导致的。驻波比的尖峰是各个电缆生产厂家比较头疼
的问题,这是设备的精度,材料和工艺有直接的关系。通常一些厂家根
据客户需要采用“移峰”技术来满足客户在某一带宽良好的驻波比。
为了获得良好的驻波比,接头设计必须匹配电缆,接头安装必须牢固
精确,测试设备和测试系统需要良好的校准。通常电缆和连接器的专业
厂家可以提供更低的驻波比产品。