微波技术第2章-微波等效电路课件.ppt

基本概念 传输线概述 传输线概述 微波技术中常用的传输线是同轴线和微带线。 同轴线：由同轴的管状外导体和柱状内导体构成。 分为硬同轴线和软同轴线两种。 硬同轴线又称同轴管，软同轴线又称同轴电缆。 微带线：带状导体、介质和底板构成。 严格说，由于介质(有耗、色散）的引入，微带 线中传输的不是真正的TEM波，而是准TEM波。 均匀传输线上的波 一、分布电容C0 ： 二、分布电感L0: 三、分布电导G0: 四、分布电阻R0 ： 趋肤深度 损耗角正切 传输线的等效电路模型 (“具有余弦相位因子的稳定情况”，即：） 电报方程 电报方程可变为独立二阶齐次线性常微分方程形式 电报方程的行波解 线上电流 特性阻抗 无损耗线上电报方程的一般解 无损耗传输线 传输线的场分析 一段1米长的均匀TEM波传输线，其上电磁场分布如图所示，S是传输线的横截面。 单位长线上的时间平均磁储能 单位长线上的时间平均电储能 分布参数－单位长线的电容 分布参数-单位长线的电阻 分布参数-单位长线的电导 波阻抗 终端接负载的无损传输线 传输线的匹配状态 电长度概念 传输线上的反射现象 传输线上任意点的反射系数 传输线上任意点反射系数 负载反射系数 负载反射系数 ?L 电源反射系数 回波损耗RL（Return Loss) 传输系数T和插入损耗IL 传输线上的驻波 传输线上的驻波 驻波系数/ 驻 波 比（VSWR/SWR） 驻波相位概念 任意参考面的阻抗与导纳 两参考面间归一化输入阻抗关系 阻抗圆图特点 圆图的基本用法 匹配方式 等效网络概念 二端口网络的工作特性参量 特殊的转移功率增益 例题 [解] 史密斯圆图是天线和微波电路设计的重要工具。用史密斯圆图进行传输线问题的工程计算十分简便、直观，具有一定的精度，可满足一般工程设计要求。史密斯圆图的应用很广泛：可方便地进行归一化阻抗z、归一化导纳y和反射系数?三者之间的相互换算；可求得沿线各点的阻抗或导纳，进行阻抗匹配的设计和调整，包括确定匹配用短截线的长度和接入位置，分析调配顺序和可调配范围，确定阻抗匹配的带宽等；应用史密斯圆图还可直接用图解法分析和设计各种微波有源电路。 传输线圆图(Smith Chart) §2.3 圆图 传输线方图与圆图 归一化阻抗的实部（电阻）和虚部（电抗）的等值线画在反射系数的极坐标图上，极坐标的等半径线代表反射系数的模，等辐角线代表反射系数的相角。因反射系数的模不大于1，所以反射系数的值都位于极坐标的单位圆内，叫做传输线圆图或史密斯圆图（Smith Chart）。它与方图之间的关系实际上就是 z 和两个复平面的变换关系。 传输线圆图 传输线圆图 圆图举例 阻抗圆图上各点、线、面的意义 匹配点－－（0，0） 对应 短路点－－（-1，0）对应 开路点－－（1，0）对应 纯电抗圆－－单位圆 纯电抗线－－实轴 x 0－－感性平面； x 0－－容性平面 上半圆内的归一化阻抗为r＋jx，其电抗为感抗； 下半圆内的归一化阻抗为r-jx，其电抗为容抗。 实轴上的点代表纯电阻点；实轴左半径上的点表示电压驻波最小点、电流驻波最大点，其上数据代表rmin＝1/SWR；实轴右半径上的点表示电压驻波最大点、电流驻波最小点，其上数据代表rmax＝SWR；实轴左端点z＝0，表阻抗短路点，即电压驻波节点；实轴右端点z＝∞，代表阻抗开路点，即电压驻波腹点；中心z＝1，代表阻抗匹配点。 最外的︱?︱＝1圆周上的点表纯电抗，其归一化电阻为零，短路线和开路线的归一化阻抗应落在此圆周上。 从负载移向信号源，在圆图上沿顺时针方向旋转； 从信号源移向负载，在圆图上沿反时针方向旋转； 圆图上旋转一周为?g／2（而不是?g）。 导纳圆图的概念 微波工程中，有时已知的不是阻抗而是导纳，并需要计算导纳；微波电路常用并联元件构成，此时用导纳计算比较方便。用来计算导纳的圆图称为导纳圆图。分析表明，导纳圆图即阻抗圆图。事实上，归一化导纳是归一化阻抗的倒数，二者与?的关系完全一样： 因此，由阻抗圆图上某归一化阻抗点沿等︱?︱圆旋转1800即得到该点相应的归一化导纳值；整个阻抗圆图旋转1800便得到导纳圆图，所得结果仍为阻抗圆图本身，只是其上数据应为归一化导纳值。 计算时要注意分清两种情况：一是由导纳求导纳，此时将圆图作为导纳圆图用；另一种情况是需要由阻抗求导纳，或由导纳求阻抗，相应的两值在同一圆图上为旋转1800的关系。 一、已知阻抗或导纳求反射系数及驻波系数 1、归一化 2、定阻抗点：找