微波电子线路第一章文稿课件.ppt

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1、微波电子线路西安电子科技大学王家礼微波电子线路第一章微波传输线理论――长线理论简介第二章微波放大电路的设计第三章微波变频电路的设计第四章微波振荡电路的设计第五章微波控制电路的设计微波电子线路第一章微波传输线理论――长线理论简介微波传输线－－引导微波能量传输的装置称为微波传输线。微波传输线可分为以下几种：同轴传输线、金属波导传输线、介质波导传输线、带状线、微带线、共面线、鳍线等。对于微波有源电子线路来说主要应用微带线、共面线等便于集成的传输线。微波电子线路微波电子线路描述微波传输线本身的特性的理论称为传输线理论，也称为长线理论。传输线理

2、论为什么又叫长线理论呢？衡量传输线的长度我们是以电长度为尺度的，所谓电长度即，是在传输线里电磁波的波长，是传输线实际的长度。当<<1时称为短线，而不满足上述条件时称为长线，两者有本质的区别。如：我们所用的市电频率为50Hz，其波长为6×1E6米，若一个长度为6千米的平行双导线，其实际长度是很长了，而其电长度为0.001是很短的，可以看成是一个点。再如频率为5GHz的电磁波在TEM传输线里微波电子线路传输时其波长为6cm,若一个长度为6cm的同轴线，其实际长度是很短了，而其电长度为1.0,也就是说实际的长度可以和波长相比拟，称为长线。在

3、传输线上电场、磁场分布是不同的，从等效电路上看，短线可以用集中元件（电阻、电感、电容）来表示，而长线必须用分布参数元件来表示。从本质上看分析传输线特性必须从电场强度、磁场强度来获得，但求解电场强度、磁场强度必须由麦克斯韦方程和边界条件来求解，太繁也太难。为了和直流电路相对应，我们引入等效电压、电流的概念，来分析传输线的特性（注意微波电子线路在微波电路中电压、电流是不能测量的，是一个等效的参数。）以平行双导线为例根据电路基础知识，我们可以导出传输线方程；微波电子线路第一式对z再求导一次把第二式代入可得以下结果式中；,,其解为；微波电子线

4、路对于无耗传输线式中参数为；则其解可以写成定义反射系数和归一化阻抗微波电子线路根据以上公式经分析可得以下结论；1、传输线上负载不同，传输线上电压、电流的分布无反射波，只有入射波，负载全部吸收入射波，。传输线处于行波状态终端短路，入射波全部被反射传输线处于驻波状态微波电子线路终端开路，入射波全部被反射传输线处于驻波状态终端任意负载，入射波部分被反射传输线处于行驻波状态结论；传输线上各点的电压、电流的不同分布（振幅、相位）2、传输线具有阻抗变换作用传输线上任意一点阻抗不同位置的输入阻抗与负载阻抗不同，因此具有阻抗变换作用。当负载阻抗（终端

5、短路）输入阻抗若输入阻抗具有电感性，可以等效一个电感元件。当负载阻抗（终端开路）输入阻抗若输入阻抗具有电容性，可以等效一个电容元件。当负载阻抗为任意时，而，则与关系为；称为传输线阻抗变换段。微波电子线路当负载阻抗，可以等效一个并联谐振电路。当负载阻抗，可以等效一个串联谐振电路。3、阻抗重复性当，，，传输线阻抗重复性。阻抗圆图（Smith圆图）微波电子线路将r的表达式和x的表达式整理为如下形式；以上两式表明归一化电阻和归一化电抗在反射系数平面上的轨迹是一个圆这样我们就可以获得阻抗圆图。微波电子线路A点阻抗为零是短路点B点阻抗为无限大是开

6、路点O点阻抗为1是匹配点OB实轴归一化电阻大于1对应为驻波系数，此位置出现电压最大值AO实轴归一化电阻小于1对应为行波系数，此位置出现电压最小值上半平面电抗大于零是电感性下半平面电抗小于零是电容性微波电子线路红线对应反射系数绿线对应电阻园黑线对应电抗园阻抗圆图微波电子线路A点归一化导纳为零是开路点B点归一化导纳为无限大是短路点O点归一化导纳为1是匹配点OB实轴归一化电导大于1对应为行波系数，此位置出现电压最小值AO实轴归一化电导小于1对应为驻波系数，此位置出现电压最大值上半平面电纳大于零是电容性下半平面电纳小于零是电感性红线对应反射系

7、数绿线对应电导园黑线对应电纳园导纳圆图微波电子线路导抗圆图阻抗匹配网络之一微波电子线路若采用公式计算由上式中第一式确定L1,由第二式确定L2.若用导纳圆图来求解，如下图所示微波电子线路阻抗匹配网络之二微波电子线路令上式虚部为零求解出L1，然后利用四分之一阻抗变换段的特性公式确定由阻抗员图也可以求出微波电子线路阻抗匹配网络之三集中参数网络集中参数电容用开路传输线来实现，而集中参数电感用一段传输线来实现。求解以上方程即可确定传输线的电长度。本章内容就讲到此。谢谢！微波电子线路