传输线原理和功率测量

《传输线原理和功率测量》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、RF&Microwavee-AcademyProgramPowerfultoolsthatkeepyouontopofyourgameRFMW101:传输线原理和功率测量Technicaldataissubjecttochange.Copyright@2004AgilentTechnologiesPrintedonJan,20045988-8493CHA欢迎来到教学模块RFMW101传输线原理和功率测量。我们强烈为射频和微波领域的新兵推荐这一模块。其它模块也会涉及这里介绍的原理。我们现在开始讲授。议程如果您能回答这些问题：•为什么要测量功率？•好的传感器有哪些特点？•有办法

2、测量峰值功率吗？•什么是调制信号？•我能在多大程度上影响不确定度？那么您已有良好的基础！在这一自学模块中，我们将说明为什么要用测量功率代替电压和电流测量。然后将详细介绍功率测量和功率测量仪器。正确信号电平的重要性过低：信号埋入在噪声中过高：产生非线性失真我们为什么要测量信号电平？系统的输出信号电平往往是射频和微波设备设计和性能的关键要素。信号电平的测量对每一个系统，从系统总体性能到功能器件都至关重要。对系统性能的大量重要测量要求测量仪器和技术是精确的、可重复的、可溯源的和方便的。系统信号链中的每一个元件都必须接收到前面元件的正确信号，并在后面的元件上施加适宜的信号电平。如果

3、输出信号电平太低，信号就会埋没在噪声中。如果信号电平过高，性能就会出现非线性和失真，甚至更坏的结果！为什么要测量功率？低频时很容易测量电压（或电流）VI但在高频时，沿传输线有不同的电压！在直流和低频时，电压测量是简单和直接的。如果需要功率，也很容易通过计算获得。我们从欧姆定律知道V=IR，我们也知道P=VI。通过代换V或I，就有两种可能得到功率的方法，P=I2R或P=V2/R，取决于知道哪一个变量。2P=IV=V=I2RR但当频率接近1GHz时，大多数应用都采用直接功率测量，因为电压和电流测量已变得不现实。高频路径被称为传输线。我们如何定义传输线？广义来说是传输路径的长度变

4、得可与传输信号的波长相比。这些导线就开始展现行波现象。我们测量功率的一个理由是电压和电流可能随无损传输线的位置改变，但功率仍保持常数值。另一个降低可用性的例子是在波导传输配置中很难确定电压和电流。由于这些理由，在射频和微波频率，作为基本量的功率更容易测量，更容易了解，也更有用。P=V*IPtI幅度V功率单位是Watts或dBm首先让我们确定我们理解所谈论的功率。一般电路理论认为对于任意负载，功率是电压、电流和功率因素的积（功率因素定义为电压和电流相角的余弦）。对于纯电阻性负载，功率因素为1，瞬时功率就是电压和电流的积。对于AC信号，我们可看到功率和时间相关。电压和电流的积是

5、带DC项（平均值）的正弦波，频率为该AC信号的2倍。作为最常使用的“功率”一般是指平均功率。为找到该平均值，必须积分功率曲线，确定曲线下面的面积，然后除以该面积的时间长度。注意：该时间长度应是精确的AC周期数，但随着周期数越来越高。无论您测量的周期数是否精确，造成的只是难以察觉的差别。通常功率定义为在所包含最低频率的多个周期上，单位时间所传输能量的平均值。周期正弦电流（电压）的rms值定义为在电阻R上提供相同平均功率的DC电流（电压）。V=2VI=2Iprmsprms传输线基础波长要比导线长得多。波长电流能在导线上容易地进行高效率的功率传输电压和电流的幅度和相位与在导线上的

6、线长位置无关。现在让我们更详细地了解传输线。在低频世界（通常<100MHz）中，流过导线的信号波长远远长于导线的本身长度。无论我们进行的是电压还是电流测量。传输线基础高频(>100MHz)z波长小于传输介质的长度。z负载和源匹配至导线的特性阻抗(Zo)，以得到最大的功率传输。•波长z在不良匹配时，电压和相位与导线位置有关。•线长较高频率时情况发生了变化。通过传输线传播的信号波长变得可以与传播距离相比。此时会发生两种情况。一是称为特性阻抗Z0的参数变得极为重要，二是被测电压或电流取决于我们进行测量的导线位置。但功率仍是常数。这就是为什么在高频世界中更多测量的是功率，而不是电压

7、或电流。传输线传输线和特性阻抗源接收器理想传输线的等效电路损耗阻抗延迟Z0Z0同轴电缆特性阻抗定义为整个导线或电路的平均行为。各后续部分看到的是相同的阻抗。沿导线的一致阻抗对于实现最佳功率传输极为重要。让我们看看在理想条件下发生了什么。传输线终端Z=ZsoZ不等于ZL0VsourceV=0return阻抗匹配不完善，信号反射回源。让我们拿一个玻璃透镜作比拟。传输线就像是一块玻璃透镜。如果透镜是一个完美的传送器，任何光线都将能穿过透镜从另一端输出。如果它是一面完美的镜子，那么所有入射的光线都会从镜子上返回。事实上透镜