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飞跃聊科技▲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”） 。
【飞跃聊科技▲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】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 。
飞跃聊科技▲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
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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 。
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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 。


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