Современная электроника №4/2022

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 8 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 4 2022 Потери мощности сигнала в радиочастотных соединителях Рис. 1. Возвратные и вносимые потери радиочастотного соединителя Рис. 2. Зависимости КСВН ( ) и возвратных потерь ( ) от коэффициента отражения Проанализированы виды потерь мощности сигнала в радиочастотных соединителях. Рассмотрены физические процессы, обусловливающие возникновение возвратных и вносимых потерь, а также потерь рассогласования. Приведены сводные данные о параметрах радиочастотных соединителей. По данным ведущих зарубежных компаний показаны фактические потери в наиболее широко применяемых соединителях типов N, TNC, SMA, 2,9 мм и SMP. Кива Джуринский (kbd.istok@mail.ru ) Введение При прохождении через радио- частотный соединитель неизбежно происходит ослабление и отражение сигнала. Это естественное явление, которое возникает при любом типе передачи. Мощность сигнала, поступа- ющая в радиочастотный соединитель (входящая или падающая мощность), частично отражается обратно к источ- нику сигнала (отражённая мощность – Reflected Power). Поэтому отражённая мощность через соединитель не прохо- дит и в нагрузку не поступает. Остав- шаяся мощность сигнала поступает в соединитель, в котором часть её погло- щается и передаётся в нагрузку (про- шедшая мощность – Through Power). Прошедшаямощностьменьше входя- щеймощностипо следующимпричинам: 1) часть сигнала отражается, и возни- кают возвратные потери (Return Loss); 2) соединитель поглощает часть сиг- нала: появляются вносимые потери (Insertion Loss); 3) возникают потери рассогласова- ния (Mismatch Loss, рис. 1). Возвратные потери Возвратные потери сигнала (обратные потери, англ. –ReturnLoss, RL) – это важ- ный показатель, определяющий, какая часть мощности сигнала отражается от неоднородностей коаксиальной линии радиочастотного соединителя. Какпока- занона рис. 1, возвратные потери, в деци- белах, представляют собой отноше- ние входящей мощности к отражённой мощности. Наличие отражённого сигна- ла крайне нежелательно, так как онмеша- ет прохождениюосновного сигнала. Между возвратными потерями RL, коэффициентом отражения Г и коэф- фициентом стоячей волны по напря- жению КСВН существуют следующие соотношения [2, 3]: RL (дБ) = –20 log [(КСВН–1) / (КСВН+1)] = –20 log | Γ | КСВН = 1+| Γ |1 − | Γ | Γ = 10 (–RL/20) = (КСВН–1) / (КСВН+1) (3) КСВН = [1+10 (–RL/20) ] / [1–10 (–RL/20) ] = =(1+| Γ |)/(1–| Γ |) Зависимости КСВН и возвратных потерь от коэффициента отражения показаны на рис. 2 [3] (рис. 2). КСВН и коэффициент отражения – это параметры, используемые для опре- деления степени несоответствия меж- ду линией передачи и устройством. Наличие стоячих волн в радиочастот- ном соединителе означает, что часть падающего сигнала отражается от него обратно к источнику сигнала. Коэффициент отражения является комплексной величиной. Однако в боль- шинстве случаев применяют модуль коэффициента отражения |Г|. Исходя из физического смысла, модуль коэф- фициента отражения изменяется в пре- делах от 0 до 1. Зная результатыизмере- ния коэффициента отражения, можно рассчитать величины отражённой мощ- ности P отр и переданной мощности P пер : P отр , % = 100|Г| 2 P пер , % = 100 (1–|Г| 2 ) Высокая величина возвратных потерь коррелируется с низкими зна- чениями КСВН и коэффициента отра- жения. Высокие возвратные потери соответ- ствуют более низким вносимым поте- рям. Например, при типичном для радиочастотных соединителей значе- нии возвратных потерь 20 дБ, соеди- нитель отражает только 1% мощности и передаёт в нагрузку 99% мощно- сти. Если обратные потери составля- ют 10 дБ, соединитель отражает 10% мощности. В целом, возвратные потери показы- вают, насколько хорошо соединитель и нагрузка соответствуют друг другу. Вносимые потери, дБ = 10lg P вх (Вт) / Р пер (Вт) = P вх (дБм) – Р пр (дБм) (Insertion Loss, IL) Возвратные потери, дБ = 10lg P вх (Вт) / Р отр (Вт) = P вх (дБм) – Р отр (дБм) (Insertion Loss, IL) Входящая мощность Р вх Отраженная мощность Р отр Прошедшая мощность Р пр 50 2 1,9 1,8 1,7 КСВН 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1 45 40 35 30 25 Коэффициент отражения 20 15 10 Возвратные потери, дБ 5 0,01 0,03 0,05 0,07 0,09 0,11 0,13 0,15 0,17 0,19 0,21 0,23 0,25 0,27 0,29 0,31 0,33 Радиочастотный соединитель (1) (2) (4) (5) (6)