微波电路.pptx
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1、1.传输线传输线l传输线定义 能够导引电磁波沿一定方向传输导波系统。一般由能够导引电磁波沿一定方向传输导波系统。一般由两根或两两根或两根以上平行导体构成,主模根以上平行导体构成,主模(最低模)是最低模)是TEMTEM横电磁波或准横横电磁波或准横电磁波。电磁波。电路理论电路理论和和传输线理论传输线理论之间的关键之间的关键差别差别是是电尺寸。电尺寸。平行双导线平行双导线 1.传输线传输线 同轴线同轴线 1.传输线传输线 微带线微带线 1.传输线传输线传输线理论:传输线理论又称传输线理论又称一维分布参数电路理论一维分布参数电路理论,是微波电路设计和,是微波电路设计和计算的理论基础。传输线理论在电路理
2、论与场的理论之间起着桥计算的理论基础。传输线理论在电路理论与场的理论之间起着桥梁的作用,在微波网络分析中也相当重要。梁的作用,在微波网络分析中也相当重要。传输线有传输线有长线长线和和短线短线之分。所谓长线是指传输线的几何长度之分。所谓长线是指传输线的几何长度与线上传输电磁波的波长比值与线上传输电磁波的波长比值(电长度电长度)大于或接近大于或接近1 1,反之称为,反之称为短线。短线。长线长线分布参数电路分布参数电路 短线短线集中参数电路集中参数电路 忽略分布参数效应 考虑分布参数效应 当频率提高到微波波段时,这些分布效应不可忽略,所以当频率提高到微波波段时,这些分布效应不可忽略,所以微微波传输线
3、是一种分布参数电路波传输线是一种分布参数电路。这导致传输线上的电压和电流是。这导致传输线上的电压和电流是随时间和空间位置而变化的二元函数。随时间和空间位置而变化的二元函数。1.传输线传输线l等效电路法 R,L,CR,L,C和和G G描述。描述。平行双导线的分割平行双导线的分割1.传输线传输线l等效电路法 同轴线的分割同轴线的分割1.传输线传输线l等效电路法 一般等效电路表示法一般等效电路表示法优点:优点:清楚,直观的物理图像;有助于标准化两端网络表示法;可用清楚,直观的物理图像;有助于标准化两端网络表示法;可用基基尔霍夫电压和电流定律尔霍夫电压和电流定律分析;提供从微观向宏观扩展的过程。分析;
4、提供从微观向宏观扩展的过程。缺点:缺点:忽略了边缘效应,不能分析电路元件的干扰;由磁滞效应引起的忽略了边缘效应,不能分析电路元件的干扰;由磁滞效应引起的非线性被忽略。非线性被忽略。1.传输线传输线l三种常用传输线结构参量 1.传输线传输线l一般传输线方程 1.传输线传输线l传输线方程的解 1.传输线传输线传输线的特性参量 传输线的特性参量主要包括:传输线的特性参量主要包括:特性阻抗特性阻抗、传播常数传播常数、相相速速和和相波长相波长、反射系数反射系数、输入阻抗输入阻抗、驻波比驻波比和和传输功率传输功率等。等。对于无耗传输线模型对于无耗传输线模型l特性阻抗这里的阻抗是以正向和反向行进的电压和电流
5、波为基础。这里的阻抗是以正向和反向行进的电压和电流波为基础。1.传输线传输线l传播常数对于低耗传输线有(无耗传输线)无耗l相速和相波长 相速相速是指波的等相位面移动速度。是指波的等相位面移动速度。相波长相波长定义为波在一个周期定义为波在一个周期T内等相位面沿传输线移动的距离。内等相位面沿传输线移动的距离。1.传输线传输线l反射系数端接负载无耗传输线端接负载无耗传输线电压反射系数电压反射系数开路开路 短路短路匹配匹配1.传输线传输线l输入阻抗 传输线终端接负载阻抗传输线终端接负载阻抗ZL时,距离终端时,距离终端z处向负载方处向负载方向看去的输入阻抗定义为该处的电压向看去的输入阻抗定义为该处的电压
6、U(z)与电流与电流I(z)之比,之比,即即1.传输线传输线l输入阻抗与反射系数的关系 1.传输线传输线l驻波比驻波比驻波比1.传输线传输线l端接负载无耗传输线l回波损耗及插入损耗1.传输线传输线2.Smith圆图圆图lSmith圆图 19391939年,年,P.H.SmithP.H.Smith为了简化反射系数计算,开发了以保为了简化反射系数计算,开发了以保角映射原理为基础的图解方法,即角映射原理为基础的图解方法,即SmithSmith圆图。圆图。SmithSmith圆图能圆图能够在一个图中简单直观地显示够在一个图中简单直观地显示传输线阻抗传输线阻抗及及反射系数反射系数。理解:理解:Smith
7、Smith圆图实际上是圆图实际上是(电压电压)反射系数的极坐标图;反射系数的极坐标图;一种求解传输线问题的辅助图形;一种求解传输线问题的辅助图形;电阻圆和电抗圆是正交的。电阻圆和电抗圆是正交的。用用SmithSmith圆图思考,可以开发出关于传输线和阻抗匹配问圆图思考,可以开发出关于传输线和阻抗匹配问题的直观想象力。题的直观想象力。2.Smith圆图圆图l反射系数的相量形式 负载反射系数负载反射系数描述了特性阻抗和负载阻抗之间的描述了特性阻抗和负载阻抗之间的阻抗失配度阻抗失配度。将将 向向 转换是构成转换是构成SmithSmith圆图的关键组成部分。圆图的关键组成部分。2.Smith圆图圆图l
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