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解讀 RF 反射

發(fā)布時(shí)間:2024-04-11 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】在設(shè)計(jì)低速信號時(shí),工程師最關(guān)心的是信號如何從源頭到達(dá)目的地。當(dāng)信號達(dá)到數(shù)百 MHz 或 Ghz 級別時(shí),他們的關(guān)注點(diǎn)就會發(fā)生變化。在如此高的頻率下,工程師需要擔(dān)心信號是否會反射到走線上。


本文要點(diǎn):

? 理解什么是 RF 反射。
? RF 反射對信號完整性的影響。
? 抑制 RF 反射的方式。

什么是 RF 反射?

在設(shè)計(jì)低速信號時(shí),工程師最關(guān)心的是信號如何從源頭到達(dá)目的地。當(dāng)信號達(dá)到數(shù)百 MHz 或 Ghz 級別時(shí),他們的關(guān)注點(diǎn)就會發(fā)生變化。在如此高的頻率下,工程師需要擔(dān)心信號是否會反射到走線上。

RF 反射類似于聲波反彈并產(chǎn)生回聲。水波的撞擊和反彈也與之類似。發(fā)生反射的原因是,波在傳播過程中遇到了介質(zhì)不連續(xù)的情況,RF 反射波的原理也是如此。

在設(shè)計(jì)傳輸線時(shí)必須考慮到 RF 反射。傳輸線設(shè)計(jì)的基本原則之一是確保驅(qū)動端、走線和負(fù)載端的特性阻抗相匹配。特性阻抗并非由電阻或走線長度定義,而是由電介質(zhì)、走線寬度以及走線與平面之間的間距決定。


解讀 RF 反射


RF 反射與聲波反射的原理類似,在特性阻抗不連續(xù)的情況下出現(xiàn)。

為了確保驅(qū)動端將 RF 信號完全傳輸?shù)截?fù)載端,傳輸線上的特性阻抗必須相等且匹配。只要阻抗出現(xiàn)任何不連續(xù)的情況,就會導(dǎo)致 RF 波反彈回驅(qū)動端。這就是所謂的 RF 反射現(xiàn)象。

RF 反射對信號完整性有何影響?

只要特性阻抗出現(xiàn)不匹配,信號就會發(fā)生反射。不過,在低速信號下,這幾乎不會導(dǎo)致實(shí)質(zhì)性的問題。當(dāng)走線或?qū)w的長度等于或大于信號波長的 1/4 時(shí),RF 反射就會造成不良后果。


解讀 RF 反射RF 反射會導(dǎo)致信號衰減和干擾


換言之,在 GHz 頻率下需要關(guān)注 RF 反射問題。當(dāng)信號因阻抗不連續(xù)而發(fā)生反射時(shí),會出現(xiàn)兩種情況:

信號衰減

信號出現(xiàn)衰減,因?yàn)椴⒎撬械哪芰慷紓鬏數(shù)搅素?fù)載端。這會影響傳輸質(zhì)量,接收器可能需要借助放大器才能接收到信號。

信號干擾

反射導(dǎo)致信號反彈,并與來自信號源的入射波發(fā)生干涉。這種碰撞會造成干擾,導(dǎo)致波形在某些點(diǎn)出現(xiàn)峰值,即所謂的“入射波”點(diǎn)。

某些峰值的振幅可能會超出某些元件的承受極限,從而導(dǎo)致元件損壞。在不太嚴(yán)重的情況下,當(dāng)反射波與正在傳輸?shù)男盘柊l(fā)生干擾時(shí),信號完整性就會受到不良影響。

通過阻抗匹配防止 RF 反射

防止 RF 反射并非易事。決定傳輸線特性阻抗連續(xù)性的因素有很多?;宓慕殡姵?shù)、走線寬度和厚度都會影響傳輸線的特性阻抗。關(guān)鍵在于獲得理想的參數(shù)值。

在設(shè)計(jì)中還可以采用其他阻抗匹配方法。對于輸出阻抗較低的信號源,串聯(lián)終端匹配將很有幫助,即在信號源和傳輸線之間放置一個(gè)終端電阻。同時(shí),利用并聯(lián)終端匹配將阻抗非常低的信號源與阻抗較高的負(fù)載端相匹配。


解讀 RF 反射

匹配特性阻抗有助于避免 RF 反射





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