射频工程师笔试题目与答案

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”。
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。


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