采用定向耦合器和RF對數(shù)放大器實現(xiàn)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(shù)。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(xiàn)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(shù)放大器檢測VSWR參數(shù)，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(shè)計和測試，采用這個方案，以往在VSWR > 4:1的條件下就發(fā)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(lián)系在一起，該比率關(guān)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(fù)載上，那么所有資用功率均施加到該負(fù)載上。傳輸線上的任何失配會使負(fù)載阻抗發(fā)生變化，從而引起傳輸線上的反射電流和電壓，由此產(chǎn)生了駐波。入射波和反射波發(fā)生相長干涉和相消干涉，導(dǎo)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(shù)，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(yán)重的阻抗失配(高VSWR)將導(dǎo)致傳輸?shù)截?fù)載的功率減少。高VSWR可能引起多種系統(tǒng)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(fā)射信號使接收部分飽和、或者使無線電裝置過熱。更為嚴(yán)重的影響是損壞發(fā)射機并且擊穿傳輸電介質(zhì)。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(fā)射出去，導(dǎo)致了類似多徑現(xiàn)象，因此高VSWR可能引起電視廣播系統(tǒng)的遮蔽衰落。

　　使用定向耦合器和RF對數(shù)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。