通信射频电路教学课件：第3章 传输线理论

1、第三章 传输线理论 本章内容传输线的集总元件电路模型 传输线上的波传播特性及特征参量传输线参量 端接负载的无耗传输线 传输线阻抗变换器 重点掌握传输线的集总元件电路模型及电报方程;传输线上的波传播特性及传播常数、阻抗和功率流等特征参量的物理意义;传输线参量;端接负载的无耗传输线的输入阻抗, 传输线阻抗变换器; 回波损耗和插入损耗的物理意义。1射频电路使用的传输线类型传输线类型:(a)双并行线,(b)同轴线,(c)微带线,(d)三层线,(e)共面波导,(f)倒置微带线,(g)悬置微带线,(h)波导2一个2GHz HMIC功率放大器使用CPW传输线的Ku波段两级平衡放大器MMIC3典型射频电路传输

2、线5-15GHz空间功率合成PA(32Card)4典型射频电路传输线（续）传输线特性分析方法Full EM TheoryEquivalent Circuit Theory&3.1 传输线的集总元件电路模型传输线的集总元件电路模型传输线的集总元件电路5传输线的等效电路分析法特点直观的物理图象可用Kirchhoff定理分析微观到宏观形式扩展的过程未考虑电路材料的非线性特征传输线方程(电报方程)i(z, t)+v(z, t)_Z6电压波电流波微观 Kirchhoff 电压/电流定律i(z, t)+v(z, t)_Z传输线上电压/电流波传播方程（电报方程）7 典型的波动方程!k:复传播常数, :传播常

3、数, :衰减常数8传输线上电压波及特征参量9传输线特性参量 传输线特征参量（R, L, G, C）依赖于传输线的结构和使用的材料，其决定了传输线上电压/电流波的传播特性!&3.2 传输线特征参量 传输线单位长度的电阻：传输线单位长度的电感：传输线单位长度的电导：传输线单位长度的并联导纳：传输线单位长度的电容：传输线单位长度的串联阻抗：10三种传输线的R, L, G, C11传输线的特性阻抗 传输线特性阻抗依赖于传输线单位长度的R, L, G, C!无损传输线特性阻抗(R=0,G=0)传输线上电压波与电流波之间的关系12微带传输线特性阻抗Dielectric losses ad (typical

4、ly small)Conduction losses aC which can be significant Radiation losses ar ; Losses depends on frequency! 微带传输线的损耗13Characteristic line impedance as a function of w/h 微带线特性阻抗与结构/材料的关系14微带传输线特性阻抗与导体层厚度的关系15 微带线特性阻抗与结构/材料的关系典型传输线的特性阻抗典型量值传输线类型 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无损传输线(R=0,G=0)特性电压波/电流波沿无损传输线传播无衰减!特性阻抗：电压电流波传播常数：电压波/电流波特性3.3 端接负载的无耗传输线17 端接负载传输线的输入阻抗 电压波反射系数端接负载的传输线输入阻抗18在无耗传输线情况1920端口驻波及驻波比驻波特性Standing wave pattern for various ins

6、tances of time21驻波比(SWR/VSWR)22SWR is a measure of mismatch of the load to the lineSWR=1 (matched) SWR= very large (mismatch-total mismatch)231. 一端口短路传输线的输入阻抗端接负载的无耗传输线的输入阻抗一端口短路传输线输入阻抗与长度关系（给定频率）24一端口短路传输线输入阻抗与频率关系（给定长度）2.一端口开路传输线的输入阻抗3.一端口接负载ZL传输线的输入阻抗25一端口开路传输线的等效电感或电容电感元件电容元件传输线实现电感或电容元件26一端口短路传输线的等效电感或电容电感元件电容元件27传输线阻抗变换器 1/4波长变换器 短截线变换器28&4.4 传输线功率传输特性端接源和负载的传输线模型29在无损传输线情况功率传输特性301. Load and source matched line2. Mismatch at source, match at load信号功率单位（1） 瓦/VA（2） dBm（3） dBW31 回波损耗和插损