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如何快速评估两个射频器件级联的回波损耗RL?

2022/07/11
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阅读需 4 分钟
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来源:射频学堂

公众号作者:RF 小木匠

大家好,这里是【射频学堂】。

射频电路设计中,通常会遇到多个射频网络的级联,这个时候通常需要评估级联网络的性能。比如说NF,Gain,IL 和RL。

对于级联网络的噪声系数NF和增益Gain,课本上有详细的计算公式,插损IL通常我们直接相加就可以了。但是关于回波损耗RL,可能很多同学就头疼了。

为什么系统指标是12dB,分配到我这边却要18dB? 这6dB 是怎么来的?今天我们大家一起来算一下?到底要不要6dB? 当然这里有一个最准确的算法,如果我们已知这两个二端口器件的S参数,我们先把S参数转换为传输参数ABCD,然后各个网络的传输参数相乘,计算得出级联网络的传输参数,最后再转换为S参数就可以了。

具体过程可以参考文章《浅谈微波网络参数和网络级联的计算》

过程如下:1,S参数到A参数

 

2, A参数相乘

 

3,A参数转换为S参数

但是这有个前提是级联网络的各个子网络的S参数是已知的。如果已知,我们直接把子网络的S参数封装到仿真模型里面,在ADS里面级联起来运行一下就得到了。也不用上面那些复杂的公式了。所以对于已知S参数的子网络,级联网络的S参数也是一定的。

但是在射频评估阶段,我们很难拿到所有子模块的S参数,并且有些子模块的S参数也有一定的波动性。这个时候快速评估就显得格外重要。

举个栗子,两个子模块的回波损耗 RL 要求都是18dB,那么级联网络的回波损耗 RL 会是多少呢?

因为在上文的计算中,我们不仅要知道S11 的值,还需要S21,S12 和S22 的值,显然这个例子是缺乏的,这样通常情况下,我们可以根据 统计方法给出一个合理的估计,也就是运用RSS(平方和根)的方法来计算。

RL1=-18dB

Γ1=10^(-18/20)=0.12589

RL2=-18dB

Γ2=10^(-18/20)=0.12589

那么 Γ3=sqrt(Γ1^2+Γ2^2)=0.178

RL3=20log(0.178)=-14.99dB

也就是说按照统计方法得到的这个级联网络的回波损耗是15dB。这个值的准确率还是蛮高的,同学们可以尝试一下。

那么最差会是多少呢?

RL worst=20log(Γ1+Γ2)=-11.979dB ≈-12dB。

这个12dB和子网络的18dB相差6dB。这就是最差会恶化 6dB 的原因,也就是20*log10(2)。

同理,按照上面的计算方法也可以评估两个不同RL模块级联的总RL,比如子模块1的RL是18dB,子模块2 的RL是10dB,那么级联网络RL的统计值就是13.2dB, 最差值是7.1dB。

这样计算对不?

最差是多少我们知道了,那么级联网络的RL最好能到多少呢?

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