射频基础—驻波检测

VSWR和系统效率

一个理想系统是从功率源100%地将能量传送到负载，这需要信号源阻抗、传输线及其它连接器的特征阻抗与负载阻抗精确匹配。由于理想的传输过程不存在干扰，信号交流电压在传输线两端保持相同。

而在实际系统中，阻抗失配将会导致部分功率反射到信号源(如同一个回波)。反射引起叠加和相消干扰，从而在不同时间、不同距离在传输线上产生电压波峰、波谷。VSWR用于度量这些电压的变化，它是传输线上任何位置的最高电压与最低电压之比。

由于理想系统中电压保持不变，其VSWR为1.0，通常表示为1:1。产生反射时，电压发生变化，VSWR会增大，例如，使VSWR达到1.2或1.2:1。    

具体实施

正向和反向功率检测：通过计算输出端口中正向电压和反向电压之比来判断驻波状况。在功放和天线天线端口之间设置正向耦合器和反向耦合器。从耦合器输出的正向耦合信号和反向耦合信号分别经过衰减器衰减后进入检波器进行检波，其输出为电压信号，该VSWR值与系统设定的驻波告警门限值进行比较，实际VSWR大于驻波告警门限值则产生告警关闭功放，小于等于驻波告警门限值则视为正常。

驻波检测中不可或缺的两个器件一个是耦合器

耦合器的性能指标对电路设计的影响主要体现在以下几个方面：

耦合度（Coupling）：

 耦合度描述了从输入端口到耦合端口的功率比值，通常以分贝（dB）表示。耦合度的大小直接影响电路中信号的分配和采样。在设计时，需要根据系统需求选择合适的耦合度，以确保信号的有效传输和采样。          

插入损耗（Insertion Loss, IL）：          

插入损耗指的是主路输出端与主路输入端的信号功率比值，包括耦合损耗和导体介质的热损耗等。插入损耗越小，表示信号在传输过程中的损耗越低，电路的效率越高。              

隔离度（Isolation）：          

隔离度描述了主路输入端口与耦合支路隔离端口之间的关系，理想情况下，隔离端口无信号输出，隔离度为无穷大。高隔离度有助于减少信号干扰，提高电路的性能和可靠性。       

方向性（Directivity）：         

方向性是定向耦合器的重要指标，它描述了耦合器在发射系统中辨别入射波和反射波的能力。方向性越高，表示耦合器对信号方向的分辨能力越强，这对于信号的准确测量和处理非常重要。          

输入驻波比（Input VSWR）：          

输入驻波比是衡量电路匹配程度的指标，它反映了信号在输入端口的反射情况。一个好的匹配可以减少信号反射，提高能量传输效率。          

工作带宽（Operating Bandwidth）：          

工作带宽指定向耦合器的上述参数（如耦合度、隔离度、方向性等）均满足要求时的工作频率范围。设计时需要确保耦合器在系统的工作频率范围内能够正常工作。         

反射损耗（Reflection Loss, RL）：          

反射损耗与输入驻波比相关，它描述了信号在端口的反射程度。在电路设计中，需要考虑反射损耗以确保信号的有效传输。

另一个关键器件是检波器    

信号经过检波器（通常是晶体二极管），从而得到依调幅波包络变化的脉动电流，再经过一个低通滤波器滤去高频成分，就得到反映调幅波包络的调制信号。

在功放输出端检波器更多的是关注检波的包络形态-峰值检波还是均值检波。而在接收机更多的是关注检波器的动态范围。    

驻波检测的框图

框图一：

框图二：

来源：射频通信链