射频工程师是做什么的是什么(射频工程师是什么专业)

导语：射频工程师需要掌握的射频信号知识：射频电路设计中的反射和驻波

高频电路设计必须解决两个重要但有些神秘的现象：反射和驻波。

通过接触其他科学领域，我们知道波动与特殊类型的信号行为有关。光波从一种介质（例如空气）移动到另一种介质（例如玻璃）时会发生折射。当水波遇到船或大石头时，它们会发生衍射。声波会干扰，导致音量周期性变化（称为“节拍beats”）。

电波还会受到我们通常与电信号没有关联的行为的影响。但是，对电子的波动本质普遍缺乏了解不足为奇，因为在许多电路中，这些影响可以忽略不计或根本不存在。数字或低频模拟工程师可能需要工作多年并设计出许多成功的系统，而无需全面了解在高频电路中变得越来越突出的波动效应。

如上一讲中所述，受特殊高频信号影响的互连线称为传输线。仅当互连的长度至少为信号波长的四分之一时，传输线的效应才变得明显起来和有意义起来。因此，除非我们使用高频或很长的互连线，否则我们不必担心信号的波动特性。

反射

反射，折射，衍射，干涉-所有这些经典的波特性都适用于电磁辐射。但目前，我们仍在处理电信号，即尚未由天线转换为电磁辐射的信号，因此，我们只需要考虑以下两项：反射和干扰。

通常，我们将电信号视为一种单向传播现象。它从一个组件的输出端传播到另一组件的输入端，换句话说，从源端传播到负载端。但是，在RF（射频）电路设计中，我们必须始终意识到以下事实：信号可以在两个方向上传播：从信号源端到负载端，当然，同时由于反射的存在，导致信号从负载端传到源端。

沿着弦传播的波在到达物理屏障时会发生反射

水浪类比

波浪遇到不连续时会发生反射。想象一下，一场暴风雨导致大量水浪在通常平静的港口中传播。这些波最终与坚固的岩壁碰撞。我们凭直觉知道这些波会从岩壁反射并传播回港口。但是，我们还凭直觉知道水浪冲破海滩很少会导致能量显著反射回海洋的。为什么会有所不同？

波浪传递能量。当水波在开放水域中传播时，这种能量只是在运动。但是，当波到达不连续点时，能量的平滑运动会中断；如果是海滩或岩墙，则不再可能传播波。但是波浪传递的能量会发生什么呢？它不会消失；它必须被吸收或反射。岩壁不吸收波能，因此会发生反射-能量继续以波的形式传播，但方向相反。但是，海滩使波能以更平缓和自然的方式消散。海滩吸收了波的能量，因此反射被最小化了。

从水到电子

电路也存在影响波传播的不连续性。在这种情况下，关键参数是阻抗。想象一下沿着传输线传播的电波；这相当于大海中间的水浪。该波及其相关能量正在从源端到负载端平稳传播。最终，电波到达了目的地：天线，放大器等。

电信号在传播的过程中的阻抗不连续性

从上一讲中我们知道，当负载阻抗的幅度等于源阻抗的幅度时，就会发生最大的功率传输。 （在这种情况下，“源阻抗”也可以指传输线的特征阻抗。）在阻抗匹配的情况下，实际上阻抗并不存在间断，因为负载可以吸收所有信号波的能量。但是，如果阻抗不匹配，则仅吸收一部分能量，而剩余的能量将以沿相反方向传播的电波的形式反射。

反射能量的大小受源阻抗和负载阻抗之间不匹配的严重性影响。两种最坏的情况是开路和短路，分别对应于无限负载阻抗和零负载阻抗。这两种情况代表完全不连续；无法吸收任何能量，因此所有能量都会被反射。

负载阻抗失配导致的反射

阻抗匹配的重要性

如果您甚至参与过RF设计或测试，您就会知道阻抗匹配是讨论的常见话题。现在我们知道必须匹配阻抗以防止反射，但是为什么要如此关注反射呢？

第一个问题就是效率问题。如果我们将功率放大器连接到天线，则我们不希望将一半的输出功率反射回放大器。重点是产生可转换为电磁辐射出去的电能。通常，我们希望将功率从源转移到负载，这意味着反射必须最小化。

第二个问题更加微妙。通过传输线传输到负载阻抗不匹配的连续信号将导致连续反射信号。这些入射波和反射波彼此通过，方向相反。干扰会导致驻波，即驻波模式等于入射波和反射波之和。该驻波确实会真实地在电缆的物理长度上产生峰值幅度变化。某些位置的峰值幅度较高，而其他位置的峰值幅度较低。

信号传播过程中的驻波图示

在某些情况下，驻波产生的电压高于发射信号的原始电压，这种影响严重到足以对电缆或组件造成物理损坏。

总结

1、电波容易受到反射和干扰的影响。

2、当水波到达诸如石墙的物理障碍物时，水波就会反射。类似地，当AC信号遇到阻抗不连续时，会发生电反射。

3、我们可以通过将负载阻抗与传输线的特征阻抗匹配来防止反射。这允许负载吸收信号波的能量。

4、反射是有问题的，因为它们会减少可以从源端传递到负载端的功率。

5、反射也导致驻波。驻波的高振幅部分可能会损坏组件或者传输电缆。

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