通信射頻電路教學(xué)課件：第3章 傳輸線理論

1、第三章 傳輸線理論 本章內(nèi)容傳輸線的集總元件電路模型 傳輸線上的波傳播特性及特征參量傳輸線參量 端接負(fù)載的無耗傳輸線 傳輸線阻抗變換器 重點掌握傳輸線的集總元件電路模型及電報方程;傳輸線上的波傳播特性及傳播常數(shù)、阻抗和功率流等特征參量的物理意義;傳輸線參量;端接負(fù)載的無耗傳輸線的輸入阻抗, 傳輸線阻抗變換器; 回波損耗和插入損耗的物理意義。1射頻電路使用的傳輸線類型傳輸線類型:(a)雙并行線,(b)同軸線,(c)微帶線,(d)三層線,(e)共面波導(dǎo),(f)倒置微帶線,(g)懸置微帶線,(h)波導(dǎo)2一個2GHz HMIC功率放大器使用CPW傳輸線的Ku波段兩級平衡放大器MMIC3典型射頻電路傳輸

2、線5-15GHz空間功率合成PA(32Card)4典型射頻電路傳輸線（續(xù)）傳輸線特性分析方法Full EM TheoryEquivalent Circuit Theory&3.1 傳輸線的集總元件電路模型傳輸線的集總元件電路模型傳輸線的集總元件電路5傳輸線的等效電路分析法特點直觀的物理圖象可用Kirchhoff定理分析微觀到宏觀形式擴(kuò)展的過程未考慮電路材料的非線性特征傳輸線方程(電報方程)i(z, t)+v(z, t)_Z6電壓波電流波微觀 Kirchhoff 電壓/電流定律i(z, t)+v(z, t)_Z傳輸線上電壓/電流波傳播方程（電報方程）7 典型的波動方程!k:復(fù)傳播常數(shù), :傳播常

3、數(shù), :衰減常數(shù)8傳輸線上電壓波及特征參量9傳輸線特性參量 傳輸線特征參量（R, L, G, C）依賴于傳輸線的結(jié)構(gòu)和使用的材料，其決定了傳輸線上電壓/電流波的傳播特性!&3.2 傳輸線特征參量 傳輸線單位長度的電阻：傳輸線單位長度的電感：傳輸線單位長度的電導(dǎo)：傳輸線單位長度的并聯(lián)導(dǎo)納：傳輸線單位長度的電容：傳輸線單位長度的串聯(lián)阻抗：10三種傳輸線的R, L, G, C11傳輸線的特性阻抗 傳輸線特性阻抗依賴于傳輸線單位長度的R, L, G, C!無損傳輸線特性阻抗(R=0,G=0)傳輸線上電壓波與電流波之間的關(guān)系12微帶傳輸線特性阻抗Dielectric losses ad (typical

4、ly small)Conduction losses aC which can be significant Radiation losses ar ; Losses depends on frequency! 微帶傳輸線的損耗13Characteristic line impedance as a function of w/h 微帶線特性阻抗與結(jié)構(gòu)/材料的關(guān)系14微帶傳輸線特性阻抗與導(dǎo)體層厚度的關(guān)系15 微帶線特性阻抗與結(jié)構(gòu)/材料的關(guān)系典型傳輸線的特性阻抗典型量值傳輸線類型 Zo()Microstrip 20-125Inverted microstrip 20-130Trapped inv

5、erted microstrip (TIM) 30-140Suspended stripline 40-150Coplanar waveguide (CPW) 40-150Slotline 60-200Finline 10-400Imageline 2616無損傳輸線(R=0,G=0)特性電壓波/電流波沿?zé)o損傳輸線傳播無衰減!特性阻抗：電壓電流波傳播常數(shù)：電壓波/電流波特性3.3 端接負(fù)載的無耗傳輸線17 端接負(fù)載傳輸線的輸入阻抗 電壓波反射系數(shù)端接負(fù)載的傳輸線輸入阻抗18在無耗傳輸線情況1920端口駐波及駐波比駐波特性Standing wave pattern for various ins

6、tances of time21駐波比(SWR/VSWR)22SWR is a measure of mismatch of the load to the lineSWR=1 (matched) SWR= very large (mismatch-total mismatch)231. 一端口短路傳輸線的輸入阻抗端接負(fù)載的無耗傳輸線的輸入阻抗一端口短路傳輸線輸入阻抗與長度關(guān)系（給定頻率）24一端口短路傳輸線輸入阻抗與頻率關(guān)系（給定長度）2.一端口開路傳輸線的輸入阻抗3.一端口接負(fù)載ZL傳輸線的輸入阻抗25一端口開路傳輸線的等效電感或電容電感元件電容元件傳輸線實現(xiàn)電感或電容元件26一端口短路傳輸線的等效電感或電容電感元件電容元件27傳輸線阻抗變換器 1/4波長變換器 短截線變換器28&4.4 傳輸線功率傳輸特性端接源和負(fù)載的傳輸線模型29在無損傳輸線情況功率傳輸特性301. Load and source matched line2. Mismatch at source, match at load信號功率單位（1） 瓦/VA（2） dBm（3） dBW31 回波損耗和插損