这道射频笔试题目,怎么这么烧脑?

射频美学 2023-09-19 06:00
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这是射频美学的第1382期分享。

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当然,更多的是希望同学们能静下心来看看书,我们的专业教材,是设计的基础。就像前几天推荐的电巢App上的射频入门课程,何老师讲阻抗匹配的原则时一样。从特征阻抗的公式出发,找到电路中的等效电感和等效电容,然后从电感电容等比例缩放的原则去匹配阻抗,有点颠覆我十多年的“经验”。
还有关于矢量网络分析仪的校准和测试等实操教课,也挺不错的。学完这个课程,我感觉对应聘面试特别有指导性,尤其是对有一些基础但是缺少设计经验的应届生来说。
这个课程的第三期依然在报名中,预计9月25号开课。
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今天有同学在群里讨论一个笔试题,记不清是哪家大厂了。我们看一下这道题到底怎么解呢?
题目:3dB、10dB的衰减器一端接阻抗为50欧姆的矢量网络分析仪,另一端开路。此时,矢量网络分析仪测得到的VSWR分别为多少?
我们看一下这个解题过程
3dB和10dB的衰减器,指的是衰减器的S21分别是3dB和10dB。
S11没有提及,我们可以默认和VNA的连接是完全匹配的,
另一端开路,网分测量的是衰减器的单端口性能。这个问题也就转换成了一个测单端开路衰减器的VSWR.
我们知道,VSWR和反射系数s11的关系式
那么我们知道知道这个①端口的s11 就可以了。
s11的定义是端口1 上反射的波和入射波的比值
为方便计算,我们假设入射波a1的功率为10dBm,进入衰减器之后会被分别衰减3dB和10dB,这样到达开路口分别还剩7dBm和0dBm,开路口全反射,反射波信号会再次进入衰减器,这样到达测试口的时候,反射波还有4dBm和-10dBm。这样我们就可以快速得到反射波的功率了。已知反射波的功率,这样就可以快速算出测试口的S11(dB)了。
这个口的S11(dB)是多少呢?
-6dB 和 -20dB
(这里引入了dB计算,省去了很大部分的乘除运算,所以直接口算就可得出结果)
那么转化为反射系数s11,进而就可以算出它的驻波比VSWR了。
算起来还是挺麻烦的,还要各种对数指数转换,下面用表格快速计算了一下,结果如下。
其实有心的同学可以很快给出答案,因为S11和VSWR的对应关系的几个常用数值是很有必要牢记的,6dB和20dB就是这个常用值,还有26.5dB,14dB等等。
有同学利用ChatGPT给出了答案,如下图所示,和这个结果是一样的。不过感觉绕了好多。可能是GPT太聪明了......

我们再延伸一下,看第二道题:
如果衰减器的另一端不是开路,而是接一个VSWR=3 的失配负载,那么网分测出的VSWR又分别是多少呢?
我们接着按照反射系数基本公式来推算。
还是用上文提到的方法,
假设入射波a1的功率为10dBm,进入衰减器之后会被分别衰减3dB和10dB,这样到达失配负载分别还剩(10-3)7dBm/(10-10)0dBm,失配负载反射系数6dB,反射波信号分别有1dBm(10-3-6)/ -6dBm(10-10-6)会再次进入衰减器,这样经过衰减器之后,测试口的反射波还有(1-3)-2dBm/(-6-10)-16dBm。测试口的反射波功率知道了,入射功率是10dBm,那么这个测试口的回波损耗是多少呢?-12dB/-26dB。这两个S11dB 和VSWR的对应值也是一个射频设计中非常常用的值,我们可以快速得出,VSWR分别是1.67 /1.11。
通过这两道题大家有没有发现一个规律,衰减器对系统的回波损耗RL有着2倍衰减值的改善。
比如第一道题,开路口的S11 =0dB,经过3dB/10dB衰减器之后分别变为6dB和20dB;而第二道题,失配负载的S11=6dB,经过3dB/10dB衰减器之后改善到了12dB和26dB。
在有些射频电路中,我们可以用衰减器来改善端口的匹配,比如加Π衰,但是这样对于宝贵的射频信号会造成浪费,尽可能避免使用,但是在系统测试的时候,加衰减器不仅可以保护测试仪器,还可以改善端口匹配。
其实射频招聘中的笔试,对基础知识的考量是很全面的,所以像对待大学里的考试一样对待每一次的笔试,肯定会拿到高分。
祝大家好运!

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