Đầu nối RF là một thành phần điện tử thiết yếu trong các thiết bị và dụng cụ điện tử không dây, và VSWR là một thông số điện quan trọng của đầu nối RF.
1 、 Các yếu tố chính ảnh hưởng đến tỷ lệ sóng đứng của đầu nối RF
Hệ số phản xạ chủ yếu liên quan đến sự đồng đều trở kháng của đường truyền. Tóm lại, trong đầu nối, nơi trở kháng lệch khỏi giá trị trở kháng đặc tính danh định, nó sẽ gây ra phản xạ.
Đầu nối RF thực chất là một đường dây đồng trục không đồng nhất với cơ cấu kết nối, thiết bị kẹp cáp và các thiết bị khác. Lấy đầu nối thẳng làm ví dụ, so với đường dây đồng trục thống nhất, nó có ba điểm không đồng nhất rõ ràng: khu vực hỗ trợ cách điện, khu vực chuyển tiếp kích thước ruột dẫn và mối nối giữa đầu nối và cáp. Ở những nơi này, có những thay đổi về đường kính và hình dạng của dây dẫn, dẫn đến điện dung và phản xạ không liên tục. Ngoài ra còn có các yếu tố khác gây ra phản xạ, chẳng hạn như khe hở kết nối dây dẫn, độ lệch đường kính dây dẫn, độ lệch tâm của dây dẫn bên trong và bên ngoài, khe khi tiếp xúc, độ lệch hằng số điện môi và độ nhám bề mặt dây dẫn, v.v. Tuy nhiên, ba điểm trên là ba điểm chính. nguồn phản xạ trong trình kết nối. Chỉ cần phản xạ do chúng gây ra giảm xuống mức có thể chịu đựng được thì những việc khác không khó để giải quyết.
2 、 Cách giảm VSWR của đầu nối RF
1. Thiết kế hỗ trợ cách nhiệt tốt nhất
Hầu hết tất cả các đầu nối RF đều có giá đỡ cách điện. Có nhiều loại hỗ trợ. Hai cách phổ biến nhất được sử dụng như trong hình bên dưới. Do sự can thiệp của giá đỡ, sự đột biến bước của đường kính dây dẫn nhất định xảy ra, phá hủy tính đồng nhất của đường truyền.
Điện dung không liên tục có thể được bù bằng cách tăng trở kháng đặc trưng của vùng điện môi, tức là bằng cách tăng độ tự cảm. Phương pháp này được gọi là bù điện kháng cao.
2. Thiết kế tốt nhất của phần chuyển tiếp đường kính dây dẫn
Trong bộ chuyển đổi hoặc đầu nối cáp, do sự khác biệt về kích thước giao diện, không thể tránh khỏi kích thước tiết diện dây dẫn thay đổi từ nhỏ sang lớn hoặc từ lớn sang nhỏ. Để giảm thiểu sự phản xạ gây ra bởi điện dung không liên tục trong phần chuyển tiếp, thường có ba chế độ chuyển tiếp: chuyển đổi góc vuông, chuyển đổi hình nón và chuyển đổi parabol. Hai phương pháp chuyển tiếp sau này ngày càng ít được sử dụng vì độ phức tạp của gia công và khó đảm bảo độ chính xác. Ngược lại, do sự tiện lợi trong quá trình gia công và dễ dàng kiểm soát độ chính xác, hầu hết tất cả các đầu nối hiện tại (bao gồm cả loại chính xác) đều sử dụng kiểu chuyển tiếp góc vuông như thể hiện trong hình bên dưới. Nguyên tắc của quá trình chuyển đổi này là tăng độ tự cảm và bù điện dung bằng cách so le tiết diện của đột biến đường kính dây dẫn trong và ngoài, để mạch có trung tính. Đây cũng là mức bù điện trở cao.
3. Xem xét thiết kế phần khớp nối giữa đầu nối và cáp
Tại chỗ nối của đầu nối và cáp, đường kính ruột dẫn thay đổi đột ngột.
Để có được hiệu suất VSWR tốt nhất, đường kính ruột dẫn của đầu nối và cáp phải càng gần nhau càng tốt.
4. Kiểm soát khe hở kết nối dây dẫn bên trong
Trong đầu nối và bộ điều hợp RF, không thể cắt bỏ khoảng cách kết nối của dây dẫn. Để không làm hỏng đầu nối và giảm chi phí, thiết kế thông thường là đảm bảo rằng khe hở kết nối dây dẫn bên ngoài bằng 0 và cho phép một khe hở kết nối trên dây dẫn bên trong. Khoảng trống này sẽ gây ra phản xạ bổ sung và giá trị cho phép của nó phụ thuộc vào yêu cầu hiệu suất của VSWR.
Đồng thời, khi sử dụng dải tần càng cao, thì càng cần phải kiểm soát dung sai kích thước dọc trục của ruột dẫn bên trong và bên ngoài của đầu nối hoặc bộ chuyển đổi.
5. Ảnh hưởng của dung sai kích thước dây dẫn và độ lệch hằng số điện môi
Cả dung sai kích thước của ruột dẫn và độ lệch của điện môi tương đối cho phép sẽ gây ra độ lệch trở kháng đặc trưng của đầu nối.
Để có được VSWR thấp, cần phải kiểm soát tốt độ chính xác dung sai kích thước của ruột dẫn, đặc biệt chú ý đến sự thỏa thuận tốt giữa giá trị thiết kế và giá trị thực tế của điện môi tương đối cho phép.
3 、 Nguyên tắc cơ bản của thiết kế đầu nối VSWR băng thông rộng băng thông thấp
Không cần thiết phải tăng hoặc giảm trở kháng đặc trưng của một đoạn đường dây tải điện để bù điện dung không liên tục do đột biến đường kính ruột dẫn, khe hoặc khe hở ruột dẫn. Để có được hiệu suất băng rộng tốt nhất, trở kháng đặc trưng của mỗi đơn vị chiều dài của đầu nối phải được giữ nhất quán nhất có thể.
Đầu tiên, điện dung không liên tục không bù phải được giảm thiểu. Sau đó, bù điện trở đồng phẳng hoặc điện kháng cao nên được áp dụng cho mỗi điện dung không liên tục không thể tránh khỏi và hiệu quả tốt nhất phải đạt được thông qua thử nghiệm tách.
Các ảnh hưởng của dung sai cơ học, độ mòn và vật liệu điện môi lên VSWR cần được giảm thiểu bằng cách thiết kế kết cấu hoặc xử lý bề mặt.
Ba nguyên tắc này đôi khi trái ngược nhau và chỉ có thể được xem xét theo nhu cầu và khả năng thỏa hiệp.