在射頻電路設計中,通常會遇到多個射頻網絡的級聯,這個時候通常需要評估級聯網絡的性能。比如說NF,Gain,IL 和RL。對于級聯網絡的噪聲系數NF和增益Gain,課本上有詳細的計算公式,插損IL通常我們直接相加就可以了。但是關于回波損耗RL,可能很多同學就頭疼了,這里需要熟練掌握射頻電路技術的相關要點才能處理起來得心應手一點。
為什么系統指標是12dB,分配到我這邊卻要18dB? 這6dB 是怎么來的?今天我們大家一起來算一下?到底要不要6dB? 當然這里有一個最準確的算法,如果我們已知這兩個二端口器件的S參數,我們先把S參數轉換為傳輸參數ABCD,然后各個網絡的傳輸參數相乘,計算得出級聯網絡的傳輸參數,最后再轉換為S參數就可以了。
過程如下:
1,S參數到A參數
2, A參數相乘
3,A參數轉換為S參數
但是這有個前提是級聯網絡的各個子網絡的S參數是已知的。如果已知,我們直接把子網絡的S參數封裝到仿真模型里面,在ADS里面級聯起來運行一下就得到了。也不用上面那些復雜的公式了。所以對于已知S參數的子網絡,級聯網絡的S參數也是一定的。
但是在射頻評估階段,我們很難拿到所有子模塊的S參數,并且有些子模塊的S參數也有一定的波動性。這個時候快速評估就顯得格外重要。
舉個栗子,兩個子模塊的回波損耗 RL 要求都是18dB,那么級聯網絡的回波損耗 RL 會是多少呢?
因為在上文的計算中,我們不僅要知道S11 的值,還需要S21,S12 和S22 的值,顯然這個例子是缺乏的,這樣通常情況下,我們可以根據 統計方法給出一個合理的估計,也就是運用RSS(平方和根)的方法來計算。
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
也就是說按照統計方法得到的這個級聯網絡的回波損耗是15dB。這個值的準確率還是蠻高的,同學們可以嘗試一下。
那么最差會是多少呢?
RL worst=20log(Γ1+Γ2)=-11.979dB ≈-12dB。
這個12dB和子網絡的18dB相差6dB。這就是最差會惡化 6dB 的原因,也就是20*log10(2)。
同理,按照上面的計算方法也可以評估兩個不同RL模塊級聯的總RL,比如子模塊1的RL是18dB,子模塊2 的RL是10dB,那么級聯網絡RL的統計值就是13.2dB, 最差值是7.1dB。