传输线及S参数.ppt

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1、第3章　微波基础和常用无源器件1各种微波集成传输系统微带线共面波导槽线鳍线介质波导镜像线H形波导G形波导准TEM波传输线非TEM波传输线开放式介质波导半开放式介质波导2射频电路中常用的传输线双线传输线；同轴传输线；微带线；电波在无损耗传输线内流动原理图。红色代表高电压，蓝色代表低电压。黑色圆点代表电子。传输线接于阻抗匹配的负载电阻（右边的盒子）上，波形完全被吸收。3双线传输线缺点：导体发射的电和磁力线延伸到无限远，并影响附近的电子设备；导体类似一个大天线，辐射损耗大；（仅用于电视设备中）4同轴传输线外导体通常接地，所以辐射损耗和场干扰都特别小，适合高频传输。5几个常用的概念特征阻抗

2、、输入阻抗反射系数；驻波比；S参数67z,m02040608010012014016018020000.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0V(z,t)V(z,t)20100-10-2020100-10-20t,μs-VAVVBzΔVz=RGVARLABVGz相速度当时，λ=94.86m设导线方向与z轴方向一致，长度为1.5cm，忽略其电阻，在f=1MHz时电压空间变化不明显。当f=10GHz时，λ=0.949cm，与导线长度相似，测量结果如图。传输线基本理论V(z+z)z+zΔL2R2GR1L1Czz+zΔ-z+I(z+z)I(z)ΔV(z)-+Δ当频率高到必

3、须考虑电压和电流的空间特性时，基尔霍夫定律不能直接应用，而要用分布参量R、L、C和G表示(根据经验，当分立元件平均尺寸大于波长1/10时应该应用传输线理论)。特性阻抗：无耗时：R=G=08沿线电压分布和电流分布沿线电压和电流注意正方向的选取！+表示沿+z方向传播-表示沿-z方向传播传播常数（）和特征阻抗表征传输线的自身特性9输入阻抗传输线上任意一点电压与电流之比称为阻抗，它与导波系统的状态特性密不可分。微波阻抗是不能直接测量的，只能借助于状态参量的测量而获得。均匀无耗传输线的输入阻抗为结论均匀无耗传输线上任意一点的输入阻抗与观察点的位置、传输线的特性阻抗、终端负载阻抗及工作频率有关

4、，且一般为复数，故不宜直接测量。由于tan(z+/2)=tan(z)，所以Zin(z+/2)=Zin(z)，即传输线上的阻抗具有/2的周期性。10[例1]一根特性阻抗为50、长度为0.1875m的无耗均匀线，其工作频率为200MHz，终端接有负载Zl=40+j30，试求其输入阻抗。解：工作频率f=200MHz，故相移常数=2f/c=4/3,由于Zl=40+j30、Z0=50、z=l=0.1875m，因而得输入阻抗结论：若终端负载为复数，传输线上任意点处输入阻抗一般也为复数，但若传输线的长度合适，则其输入阻抗可变换为实数，这也称为传输线的阻抗变换特性。11反射

5、系数(reflectioncoefficient)对无耗传输线，终端负载为Zl，则对均匀无耗传输线来说，任意点反射系数大小相等，沿线只有相位按周期变化，其周期为，即反射系数具有重复性。反射系数：传输线上任意一点处的反射波电压（或电流）与入射波电压（或电流）之比，即式中称为终端反射系数12当z=0时(0)=l，则终端反射系数输入阻抗与反射系数的关系传输线上电压、电流又可以表示为于是有上式也可写成输入阻抗与反射系数有一一对应的关系！13讨论当时，当终端开路或短路或接纯电抗负载时，终端反射系数它表明传输线上没有反射波，只存在由电源向负载方向传播的行波此时表明入射到终端的电磁波全部被反

6、射回去。而当终端负载为任意复数时，一部分入射波被负载吸收，一部分被反射回去。当传输线特性阻抗一定时，输入阻抗与反射系数有一一对应的关系，因此，输入阻抗可通过反射系数的测量来确定。14驻波比（standingwaveratio(VSWR)）电压驻波比—传输线上电压最大值与电压最小值之比，衡量失配程度电压驻波比为反射系数大小用驻波比来表示为(1)15驻波比Incidentwave(blue)isfullyreflected(redwave)outofphaseatshort-circuitedendoftransmissionlinecreatinganetvoltage(bl

7、ack)standingwave.Γ=-1,SWR=∞.Standingwavesontransmissionline,netvoltageshownindifferentcolorsduringoneperiodofoscillation.Incomingwavefromleft(amplitude=1)ispartiallyreflectedwith(toptobottom)Γ=.6,-.333,and.8∠60°.ResultingSWR=4,2,9.16小结特