浅谈关于反射的四个参量

大家好，这里是【射频学堂】。引入今天的话题前，先推荐两本入门书，这两本书对于射频入门比较好，设计实例和理论相结合。

接着上文《浅谈射频设计中的功率，增益和损耗》，我们今天来聊一下反射。类似于光在不同的介质表面传播会产生反射，电磁波也一样。对于电磁波在不同介质内的传播，我们通常可以用边界条件来进行分析计算。对于射频设计来说，最常见的是射频信号在导波系统内传输时遇到的反射，这种反射是由阻抗的不匹配导致的。

提到反射，我们首先从散射参数说起。散射参数就是我们平常所说的S参数，这个S就来自于 散射Scattering 的首字母。S参数，主要研究入射波和反射波的关系。就像下面最简单的这个二端口网络，其S2p就表示了端口1和端口2 入射波和反射波的情况。

S11，端口1 反射波和入射波的比例；
S12，端口2入射波波和端口1出来的波的比例；
S21，端口1入射波波和端口2出来的波的比例；

S22，端口2 反射波和入射波的比例；

理解了这个Sij的意义之后，很容易得到，S11就是端口1的反射系数，S22就是端口2的反射系数。而S21 则是从端口1 到端口2 的传输系数，而S12则是从端口2到端口1 的传输系数。

这样也就引出了反射相关的四个常用参数。

反射系数 Reflection Coefficient ┏

回波损耗 Return Loss RL

VSWR  Voltage Standing Wave Ratio

失配损耗 Mismatch Loss

反射系数┏，这个很容易理解，就是反射波和入射波的比值，也就是上文中讲到的S参数中的S11。

回波损耗RL，也叫做反射损耗，也是反射波和入射波的比值，但是是比值的dB形式的负数。也就是说RL就是-dB（┏）。因为反射系数小于等于1，所以回波损耗都是一个正数。比如说10dB的回波损耗，其实S11=-10dB。所以很多朋友看到回波损耗RL这个正数的时候，千万不要把它当作一个正数。

电压驻波比VSWR，这个可能很多人知道，但是忘记了其真正的含义。详情可以阅读《电压驻波比VSWR和回波损耗RL》，电压驻波比，是指驻波波腹电压与波节电压幅度之比。驻波是就是入射波和反射波的叠加，如下图所示。在理想匹配情况下，没有反射波，那么驻波的波节电压和波腹电压相等，驻波比等于1，当全反射时，波腹电压为入射波电压的两倍，波节电压为0，驻波比为无穷大。所以VSWR永远大于等于1.

电压驻波比和反射系数之间的关系如下。

所以，对于上述三个参数，都是描述端口处反射波和入射波的关系。我们只要定义端口处任意一个参量，其他两个参数可以直接通过公式求出。

既然这三个都是描述反射波和入射波之间的关系，反射是由分界面处阻抗的不匹配带来的。那这个阻抗不匹配引起的传输功率的损耗对插入损耗的影响就是失配损耗。所以说，失配损耗这个参量，只是代表了由于不匹配带来的损耗，带来的插入损耗的增加。所以从严格意义来说，失配损耗是插入损耗的一部分。而失配损耗就是由于回波损耗/反射损耗引起的。那失配损耗怎么算呢？

欢迎文末留言讨论。

最后我们给出这四个参数的关系式：

以及下面这个表格，强烈推荐收藏。。。。

通过表格我们可以看出，其实反射的这四个常用参数各有其用途，我们看一下这张对比图。

反射系数的值的范围是 0~1，完全没有反射是0，全反射就是1，而转换成VSWR来表示的话，就是一个1~ +∞的值。

反射系数的dB格式就是回波损耗，而回波损耗带来的真正损耗就是失配损耗。

不知道到此，反射的这个概念捋顺了没？还有什么不清楚的，烦请留言讨论。

水平有限，写作仓促，如有不妥之处，欢迎留言指出，不胜感激。

推荐阅读：

相关文章，在仿真秀官网搜索：

1. 全反射，您真的理解透了吗？
2. 反射功率到底该怎么算？
3. 什么是回波损耗？什么是插入损耗？
4. 电压驻波比VSWR和回波损耗RL
5. S Parameter