采用定向耦合器和RF对数放大器实现VSWR的检测和保护(08-100)

　　电压驻波比(Voltage Standing Wave Ratio，VSWR)是用于描述电路阻抗失配程度的参数。差的VSWR可能引起RF电路中的许多问题。VSWR引起的最坏情况是RF/微波高功率放大器(HPA)的永久性损坏，这通常被称为VSWR故障。因此，保护HPA防止出现VSWR故障是极为重要的。本文提出了一种解决方案，它使用定向耦合器和高性能RF对数放大器检测VSWR参数，避免VSWR故障，以保护HPA。本文对VSWR检测和保护方案的原型电路进行了设计和测试，采用这个方案，以往在VSWR > 4:1的条件下就发生故障的HPA，在VSWR > 15:1的条件下仍能正常工作。

　　电压驻波比(VSWR)

　　传输线上的电压和电流由特定的比率联系在一起，该比率关系就是通常所说的特征阻抗(ZO)。如果信号源加在阻抗大小为特征阻抗的负载上，那么所有资用功率均施加到该负载上。传输线上的任何失配会使负载阻抗发生变化，从而引起传输线上的反射电流和电压，由此产生了驻波。入射波和反射波发生相长干涉和相消干涉，导致了图1中示出的最大值(Vmax)和最小值(Vmin)。电压驻波比即是描述该失配的参数，被定义为Vmax和Vmin的比值Vmax/Vmin。

　　理想的阻抗匹配(VSWR=1:1)可以使功率无损传输，而严重的阻抗失配(高VSWR)将导致传输到负载的功率减少。高VSWR可能引起多种系统问题，其中对VSWR最为敏感的器件是功率放大器，一般在天线之前。高VSWR可能造成无线电装置的工作范围缩小、发射信号使接收部分饱和、或者使无线电装置过热。更为严重的影响是损坏发射机并且击穿传输电介质。由于天线上反射回的信号在功率放大器处再次反射，然后重新发射出去，导致了类似多径现象，因此高VSWR可能引起电视广播系统的遮蔽衰落。

　　使用定向耦合器和RF对数检波器检测VSWR

　　定向耦合器

　　图1 失配条件下的传输线上的驻波是由入射波和反射波叠加而成的。