如果已知駐波的最大幅值和最小幅值，那么圖4中系統(tǒng)的VSWR就可以按照下式計(jì)算出來(lái)了：

VSWR還可以用于計(jì)算信號(hào)的回波損耗：

總的傳輸線損耗通常等于導(dǎo)線上的功率損耗(也稱為傳導(dǎo)損耗或電阻損耗)和系統(tǒng)內(nèi)阻抗失配引起反射導(dǎo)致的損耗。在如圖6所示的射頻系統(tǒng)中，50-W的源和負(fù)載通過(guò)一條1m、75-W的同軸電纜連接在一起。在這個(gè)例子中，總的功率反射是由兩個(gè)阻抗不連續(xù)點(diǎn)導(dǎo)致的，第一個(gè)點(diǎn)位于源和傳輸線之間，第二個(gè)點(diǎn)位于傳輸線和負(fù)載之間。

即使假設(shè)圖6中的傳輸線是無(wú)損的，圖7中左邊的圖表示介入損耗也多達(dá)0.7dB，這一損耗僅僅是由系統(tǒng)中的阻抗不連續(xù)而造成的。該圖中波峰和波谷之間的距離主要取決于所用線纜的長(zhǎng)度。圖7中右邊的圖假設(shè)傳輸線有一定的傳導(dǎo)和電阻損耗。該圖中曲線的斜率表示該線纜的傳導(dǎo)和介電損耗，而曲線的波紋是由于回波損耗隨頻率的變化而造成的(在這個(gè)例子中多達(dá)0.7dB)。

反射現(xiàn)象不僅出現(xiàn)在不匹配的射頻系統(tǒng)中，而且出現(xiàn)在不匹配的射頻系統(tǒng)元件中。因此，阻抗匹配不僅僅是最終用戶需要考慮的問(wèn)題，而且也是射頻儀器和器件(例如發(fā)生器、分析儀和開關(guān))的制造商需要考慮的問(wèn)題。例如，一個(gè)PXI射頻開關(guān)是由多個(gè)不同的元件組成的，包括PCB(Printed-Circuit-Board，印制電路板)線路、內(nèi)部線纜和射頻繼電器。其中任何元件之間的阻抗失配都會(huì)嚴(yán)重影響開關(guān)的VSWR和回波損耗指標(biāo)。由于各個(gè)廠商在射頻開關(guān)模塊的設(shè)計(jì)和元器件的選擇上各有不同，因此我們必須檢查最終產(chǎn)品的VSWR和介入損耗這兩項(xiàng)指標(biāo)，以確?？赡苡砷_關(guān)引起的信號(hào)反射幅值符合要求，并且要分析介入損耗的大小，判斷該射頻開關(guān)模塊是否能夠滿足特定測(cè)試系統(tǒng)的需要。

高性能的射頻開關(guān)在選擇元器件和設(shè)計(jì)方案時(shí)會(huì)盡可能地減少阻抗失配，保證盡可能小的介入損耗和反射，以減少高頻下的測(cè)量誤差。射頻開關(guān)中實(shí)際使用的繼電器的品質(zhì)對(duì)整個(gè)開關(guān)的性能有很大的影響。制造射頻開關(guān)模塊時(shí)最常用的兩種繼電器是PCB裝配的繼電器和同軸開關(guān)。

PCB裝配的繼電器有多種可能的配置，其中有一種是Form C SPDT(single-pole double-throw，單刀雙擲)繼電器。將多個(gè)SPDT繼電器安裝在一個(gè)PCB上可以構(gòu)成更大規(guī)模的開關(guān)，例如多選開關(guān)(SP4T以及更多的擲數(shù))或者開關(guān)矩陣。例如，美國(guó)國(guó)家儀器公司(www.ni.com)提供的PXI-2547型50-W、2.7GHz、8 1多選開關(guān)就是由七個(gè)Form C PCB裝配的SPDT繼電器構(gòu)成的。

多個(gè)廠商都能夠生產(chǎn)用于構(gòu)建多選開關(guān)的PCB裝配式繼電器，其中某些型號(hào)的性能可達(dá)幾個(gè)GHz。由于在PCB的裝配設(shè)計(jì)中，繼電器的引線是焊接在PCB上的，因此開關(guān)模塊的制造商必須采用一種阻抗受控的方式將I/O連接器與繼電器連接在一起。這需要使用具有合適幾何結(jié)構(gòu)及適當(dāng)長(zhǎng)度的PCB布線，以及高品質(zhì)的連接器和線纜。采用50-W PCB布線的75-W開關(guān)模塊就是一個(gè)設(shè)計(jì)糟糕的模塊實(shí)例。由于PCB布線和用于構(gòu)成開關(guān)的其他元件之間存在阻抗失配，所以這種產(chǎn)品對(duì)于高頻信號(hào)會(huì)引起嚴(yán)重的功率損耗。因此，制造開關(guān)的設(shè)計(jì)專家對(duì)于使用PCB裝配器件方式構(gòu)成的開關(guān)模塊的性能有著至關(guān)重要的影響。盡管繼電器的內(nèi)部阻抗無(wú)法改變，但是采用適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)技術(shù)能夠最大限度地減少由于阻抗不連續(xù)而導(dǎo)致的反射問(wèn)題。NI公司的PXI-2547(如圖8所示)采用了精心的設(shè)計(jì)方案，將介入損耗控制在3dB以下(在2.7GHz的帶寬下，介入損耗通常低于1.6dB)。

使用同軸開關(guān)或“罐”式結(jié)構(gòu)的模塊相比基于PCB元件裝配的方式具有更大的性能優(yōu)勢(shì)。由于整個(gè)射頻傳輸通路都包含在外殼中，由同軸連接器提供與測(cè)試信號(hào)的接口，因此同軸開關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)較低的介入損耗。但是，這種結(jié)構(gòu)的成本比PCB裝配的繼電器更高，同時(shí)占用的系統(tǒng)空間也更大。美國(guó)國(guó)家儀器公司的PXI-2596型26.5-GHz 雙6 1多選開關(guān)就采用了同軸開關(guān)的結(jié)構(gòu)，它在26.5GHz頻率下的介入損耗低于0.6dB。

如前所述，開關(guān)模塊的設(shè)計(jì)在PCB裝配式開關(guān)模塊的設(shè)計(jì)中尤為重要，這是因?yàn)椋号c同軸開關(guān)不同，這種模塊中與繼電器的接口是通過(guò)分開的線纜和PCB布線實(shí)現(xiàn)的。連接器通常會(huì)導(dǎo)致信號(hào)反射，因此在選擇連接器時(shí)必須十分慎重。對(duì)于大多數(shù)PCB裝配式設(shè)計(jì)，某個(gè)模塊需要工作的最高頻率決定了所使用的連接器類型。SMA連接器具有尺寸小、性能高的特點(diǎn)，常用于大多數(shù)50-W的應(yīng)用。它們具有50-W的特性阻抗，不適合用于75-W的開關(guān)模塊中。

在設(shè)計(jì)PCB裝配式開關(guān)模塊時(shí)，也必須考慮PCB布線的影響。PCB布線的阻抗必須與繼電器和連接器的阻抗相匹配，它的大小取決于銅線的幾何結(jié)構(gòu)以及所使用的介質(zhì)材料。開關(guān)模塊PCB設(shè)計(jì)中最常用的傳輸線類型包括微帶、帶狀線和CPW(Coplanar Waveguide，共面波導(dǎo))。每種類型都有其優(yōu)勢(shì)和弱點(diǎn)。例如，帶狀線比微帶線具有更好的隔離度。但是，由于帶狀線需要在信號(hào)布線層的上面和下面都設(shè)置接地面，因此它需要采用通孔(很難實(shí)現(xiàn)阻抗匹配)來(lái)實(shí)現(xiàn)較好的電氣連接性能。CPW在不同的布線寬度下能夠保持特性阻抗不變，但是它與接地面的間隙寬帶必須做相應(yīng)地變化。

上述各個(gè)因素對(duì)于射頻開關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是非常重要的。選擇高品質(zhì)的射頻產(chǎn)品對(duì)于實(shí)現(xiàn)高性能的射頻測(cè)試系統(tǒng)是必不可少的。但是它們不能彌補(bǔ)糟糕的系統(tǒng)設(shè)計(jì)所帶來(lái)的問(wèn)題。如果在一個(gè)75-W的測(cè)試系統(tǒng)中傳輸信號(hào)，即使采用最好最昂貴的50-W射頻開關(guān)也會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的反射問(wèn)題。因此，實(shí)現(xiàn)高性能的射頻測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)該選用阻抗匹配的元件。