2021年度3.1传输线和S参数讲义.ppt

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
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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。
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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）
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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。
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几个常用的概念
特征阻抗、输入阻抗
反射系数；
驻波比；
S参数
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z ,m
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
0
V(z, t)
V(z, t)
20
10
0
-10
-20
20
10
0
-10
-20
t ,μs
-VA
V
VB
z
Δ
V
z=
RG
VA
RL
A
B
VG
z
相速度
当
时， λ=
设导线方向与z 轴方向一致，，忽略其电阻，在f=1MHz时电压空间变化不明显。
当 f =10GHz时， λ=，与导线长度相似，测量结果如图。

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传输线基本理论
V(z+ z)
z+ z
Δ
L2
R2
G
R1
L1
C
z
z+ z
Δ
-
z
+
I(z+ z)
I(z)
Δ
V(z)
-
+
Δ
当频率高到必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=0
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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
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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，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。
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[例1] 一根特性阻抗为50、，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= ，
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。
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