矢量网络分析之功率传输的条件

斗破苍穹

关于矢量网络分析仪的功率传输条件中假设源电阻为 RS，负载电阻为 RL，为了将最大功率传送到负载，两个器件之间的连接必 须满足理想的匹配条件。无论激励是直流电压源还是射频正弦波源，只要 RL = RS，就能 实现这一条件。 如果源阻抗不是纯电阻，那么，只有当负载阻抗等于源阻抗的复数共轭时，才能实现最大 功率传送。通过对阻抗虚部取反号，可以满足这一条件。例如，若 RS = 0.6 + j 0.3，则复 数共轭为 RS* = 0.6 – j 0.3。 使用高频传输线的主要原因之一是需要高效率地传送功率。如果频率很低（波长非常长）， 那么简单的导线便足够传导功率。导线的电阻相当小，对低频信号的影响也很小。无论 在导线上何处进行测量，得到的电压和电流值均相同。 在较高频率上，波长与高频电路中导体的长度相当或者更小，而可以认为功率是以行波 方式传输的。当传输线以其特性阻抗端接时，传送至负载的功率最大。若端接负载与特性 阻抗不相等，则未被负载吸收的那部分信号将被反射回信号源。 若传输线的端接负载等于其特性阻抗，则所传输的功率均被负载所吸收，不会产生任何 反射信号。观察射频信号包络随传输线距离的变化，结果未发现任何驻波，这是 因为没有反射，能量只朝一个方向流动。
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, g. a* W* @$ D& U; y( U% ^/ V当传输线用短路端接时（短路不能维持电压，因而耗散功率为零），反射波会沿传输线返回 到信号源。在负载平面处，反射电压波的幅度必然等于入射电压波幅度，而相位则 相差 180°。反射波与入射波幅度相等，但方向相反。 若传输线以开路端接（开路没有电流），则在负载面上，反射电流波的相位将与入射电流波 相差 180°，而反射电压波与入射电压波同相。这样可以保证在开路处的电流为 0。反射 电流波和入射电流波的幅度相等，传播方向相反。无论是短路还是开路，传输线上都会 产生驻波。电压谷值将为 0，而电压峰值将为入射电压电平的 2 倍。 若在传输线终端接一个 25 Ω 电阻器，使传输线介于全吸收和全反射之间的状态，则一部分 入射功率被吸收，另一部分入射功率被反射。在负载面处，反射电压波的幅度将是入射波 幅度的 1/3，且两种波的相位相差 180°。驻波的谷值不再为 0，而峰值则小于短路和开路时 的峰值。峰值和谷值之比将为 2:1。 以往确定射频阻抗的方法是使用射频探头/检波器、一段开槽传输线和一个 VSWR（电压 驻波比）测试仪来测量 VSWR。当探头沿传输线移动时，测试仪会记下峰值和谷值的相对 位置和数值。根据这些测量结果，便可推导出阻抗。您可以在不同频率下重复执行此测量 步骤。现代矢量网络分析仪能在频率扫描期间直接测量入射波和反射波，然后以多种格式 （包括 VSWR）显示阻抗结果。


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