ミスマッチ損失

伝送線路理論における不整合損失は、インピーダンス不整合と信号反射により出力で利用できなくなるデシベル単位の電力量である。適切に終端された、つまり伝送線路の特性インピーダンスと同じインピーダンスで終端された伝送線路には反射がなく、したがって不整合損失もない。不整合損失は、システムで無駄になる電力量を表す^{[疑わしい–議論する]}。また、システムが完全に整合していた場合に得られる電力量と考えることもできる^{[疑わしい–議論する]}。 インピーダンス整合は RF システム設計の重要な部分であるが、実際にはある程度の不整合損失が存在する可能性がある。^[1]実際のシステムでは、不整合損失による損失は比較的少なく、多くの場合 1dB 程度である^{[疑わしい–議論する]}。Walter Maxwell ^[2]によれば、不整合は伝送線路を経由する場合を除いて、損失 (「無駄な」信号) にはならない。これは、負荷から反射された信号がソースに送り返され、ソースによって提示されるリアクタンス インピーダンスにより、信号電力がすべて負荷によって放出または吸収されるまで、信号が再び負荷に反射されるためです。

ミスマッチ損失 (ML) は、入射電力と反射電力の差と入射電力の比です。

${\displaystyle ML_{\mathrm {dB} }=10\log _{10}{\bigg (}{\frac {P_{i}-P_{r}}{P_{i}}}{\bigg )}\,}$

${\displaystyle P_{r}=P_{i}-P_{d}\,}$

どこ

${\displaystyle P_{i}}$= 入射電力= 反射電力= 送達電力（受容電力とも呼ばれる）
${\displaystyle P_{r}}$
${\displaystyle P_{d}}$

負荷に供給される入射電力の割合は

${\displaystyle {\frac {P_{d}}{P_{i}}}=1-\rho ^{2}}$

ここで、 は 反射係数の大きさです。反射係数がゼロに近づくにつれて、負荷への電力が最大化されることに注意してください。 ${\displaystyle \rho}$

反射係数が分かっている場合、不整合は次のように計算できる。

${\displaystyle ML_{\mathrm {dB} }=10\log _{10}{\bigg (}1-\rho ^{2}{\bigg )}\,}$

電圧定在波比（VSWR）に関しては、

${\displaystyle ML_{\mathrm {dB} }=10\log _{10}{\bigg (}1-{\bigg (}{\frac {VSWR-1}{VSWR+1}}{\bigg )}^{2}{\bigg )}\,}$

^[3]

入力と出力を持つ伝送線路のどのコンポーネントも、システム全体の不整合損失に寄与します。たとえば、ミキサーでは、ミキサーの RF ポートと IF ポートの間にインピーダンスの不整合がある場合に不整合損失が発生します^{[疑わしい–議論]}。^{[4]これは、ミキサーでの損失の主な理由の 1 つです。同様に、}アンプの損失の大部分は、入力と出力の不整合に起因します。その結果、アンプによって生成された利用可能な電力のすべてが負荷に転送されるわけではありません。^[5]これは、送信アンテナと受信アンテナの不整合損失がシステムの損失（システムの雑音指数を含む）に直接寄与するアンテナ システムで最も重要です。フィルター、減衰器、スプリッター、コンバイナーなどの他の一般的な RF システム コンポーネントは、ある程度の不整合損失を生成します。これらのコンポーネントの不整合損失を完全に排除することはほぼ不可能ですが、適切に設計されたシステムで使用するために高品質のコンポーネントを選択することにより、各コンポーネントによる不整合損失の寄与を最小限に抑えることができます。

^[6]よくあることですが、2つ以上のコンポーネントがカスケード接続されている場合、結果として生じる不整合損失は、個々のコンポーネントの不整合だけでなく、各コンポーネントからの反射が互いに組み合わさる方法によっても生じます。全体的な不整合損失は、各コンポーネントからの個々の損失寄与を単純に合計しても計算できません。各コンポーネントの不整合損失の合計と、反射の相互作用による不整合損失の合計との差は、不整合誤差と呼ばれます。複数の反射がどのように組み合わさるかによって、システム全体の損失は、各コンポーネントからの不整合損失の合計よりも低くなるか高くなる可能性があります。不整合誤差は、信号が各不整合コンポーネントから反射するときにペアで発生します。したがって、図3の例では、各コンポーネントのペアによって不整合誤差が生成されます。^[7]不整合の不確実性は、周波数が高くなるにつれて、また広帯域アプリケーションでは増大します。反射の位相により、モデル化が特に困難になります。

ミスマッチ エラー (ME) を計算する一般的なケースは次のとおりです。

${\displaystyle ME_{\mathrm {dB} }=20\log _{10}{\bigg (}1-\rho _{1}\rho _{2}\,e^{-j2\theta }{\bigg )}\,}$

2回目の反射による複素位相変化は どこにあるか${\displaystyle \theta}$

• 挿入損失