传输线特性阻抗基知识

實驗一理想微帶傳輸線特性阻抗模擬ㄧ、原理說明一般常見的電子電路都是以集總模式(lumped mode)來描述電路的行為，主要的假設是電路的工作波長遠大於實際電路尺度的大小，在頻率很低時可以得到相當正確的近似。

然而電路工作頻率變高時，也就是說工作波長與實際電路尺度大小差不多時，以集總模式來描述電路的行為其誤差相當大，因此必須以分散式模式(distributed mode )來考慮電路的行為，分散式模式的做法是將電路分成很小的片段，每一小片段可用電阻、電容及電感代表小片段的電路的行為，將每一小片段整合起來即為整個電路的行為。

圖1.1為傳輸線的等效電路圖，根據此圖可列出電壓在x+ x與x處的電壓差方程式，配合圖1.1 傳輸線的等效電路圖RLCG 元件可得出公式(1-1)，同理可得出電流方程式(1-2)。

兩邊同時除以∆x ，可得公式(1-3)及(1-4)兩邊對x 微分，得公式(1-5)及(1-6)將公式(1-4)及(1-6)代入公式(1-5)，得 以極座標向量(phasor notation)表示電壓電流可得到頻率領域的表示式(,)(,)(,)(,)()(,)()(1-1)(,)(,)(,)(,)()(,)()(1-2)i x t v x x t v x t v x t R x i x t L x tv x x t i x x t i x t i x t G x v x x t C x t∂+∆-=∆=-∆-∆∂∂+∆+∆-=∆=-∆+∆-∆∂(,)(,)(,) (1-3)(,)(,)(,) v x t i x t Ri x t L x t i x t v x t G v x t Cxt∂∂=--∂∂∂∂=--∂∂ (1-4)222222(,)(,)(,) (1-5)(,)(,)(,) v x t i x t i x t R L xx x ti x t v x t v x t GCt xtt∂∂∂=--∂∂∂∂∂∂∂=--∂∂∂∂ (1-6)22222222(,)(,)(,)()(,)0 (1-7)(,)(,)(,)()(,)0 (1-8)v x t v x t v x t RC LG LCRG v x t xt ti x t i x t i x t RC LG LCRG i x t xtt∂∂∂-+--=∂∂∂∂∂∂-+--=∂∂∂(,)Re[()] (1-9)(,)Re[()] jwtjwtv x t V x e i x t I x e== (1-10)式中之α為衰減常數(attenuation constant)而β為相位常數(phase constant)，而傳輸線的特性阻抗，Z o ，定義為對於無損失之傳輸線R=G=0，所以γ=j β=jw(LC)1/2，傳輸線的特性阻抗(characteristic impedance)及傳輸延遲時間(propagation delay)參考圖1.2為具有負載端之傳輸線反射率222222()()()()()0 (1-11)()()()()()0 (1-12)d V x jw RC LG V x RG w LC V x dxd I x jw RC LG I x RG w LC I x dx-+--=-+--=222222()()0 (1-13)()()0 (1d V x V x dxd I x I x dxγγ-=-=2-14)w here w ave propagation constant(R jw L)(G jw C )γ=++222()()0 () (1-15)()() (1-16)xxd V x V x V x VeVedtR jw L G jw C j γγγγαβ-+--=⇒=+=++=+--++--+--++=+=-=-+=+-=+-=VjwLR I V jwLR I eI eI e VeVjwLR dxx dV jwLR x I x I jwL R dxx dV xxx xγγγγγγγ , )()(1)()()()(jwCG jwL R jwLR IV IV Z ++=+===--++γ0LCT CL Z d o == ,負載端的反射係數(reflection coefficience)，ΓL沿著為若負載端接上Z L 的負載，則負載端的反射係數ΓL 及傳輸線路的徑阻抗Z(x)為輸入端的阻抗Z in 為xL xxxxxeeVV eVe V x V incident x V reflected x eVeV x V γγγγγγ22 )()()()(Γ====Γ+=+--+---+)0(Γ==Γ+-VV L rxL x rx L x rxL xrxL xeee e Z x I x V x Z e eZ Vx I e e V x V Γ-Γ+==Γ-=Γ+=---+-+γγγγ0)()()()()()()()(1)(1)(|| and 11000x x Z x Z Z Z Z Z eΓZ Z L L j L LLL L Γ-Γ+=+-=Γ=Γ-Γ+=φ圖1.2 具有終端負載的傳輸線ljZ Z l jZ Z Z eZ Z eZ Z e Z Z e Z Z Z eee e Z l Z Z L L lL lL l L l L lL ll L l in ββγγγγγγγγtanh tanh )()()()()(000000000++=--+-++=Γ-Γ+=-=----對於無損失之傳輸線輸入端的阻抗Z in 為傳輸線長度、訊號頻率、終端負載及傳輸線特性阻抗的函數。

传输线阻抗计算（实用版）目录1.传输线阻抗的概念2.传输线阻抗的计算方法3.传输线阻抗的实际应用正文传输线阻抗计算是电子工程和通信领域中的一个重要概念。

在信号传输过程中，传输线的阻抗会对信号造成衰减和失真，因此计算传输线的阻抗是研究和设计通信系统的关键环节。

下面我们将详细介绍传输线阻抗的概念、计算方法和实际应用。

1.传输线阻抗的概念传输线阻抗是指传输线上电流和电压之间的比值。

在理想的传输线中，电流和电压是同相位的，阻抗为零。

然而，在实际传输线中，由于线路的电阻、电感和电容等因素，电流和电压之间会存在一定的相位差，这时传输线的阻抗就不为零。

阻抗的大小和相位差反映了传输线的损耗特性和传输质量。

2.传输线阻抗的计算方法传输线阻抗的计算方法有多种，其中最常用的是基于电路模型的方法。

该方法将传输线分解为一个电阻 R、一个电感 L 和一个电容 C 的并联电路。

在这个电路中，电阻 R 代表了传输线的直流电阻，电感 L 代表了传输线的感性特性，电容 C 代表了传输线的容性特性。

根据这个并联电路，可以得到传输线的阻抗公式：Z = R + j(ωL - 1/ωC)其中，Z 表示传输线的阻抗，R 表示传输线的直流电阻，ω表示信号的角频率，L 表示传输线的电感，C 表示传输线的电容。

3.传输线阻抗的实际应用传输线阻抗的计算在实际应用中有很多重要作用，例如：（1）在通信系统设计中，需要根据传输线的阻抗特性来选择合适的信号调制方式和信号传输速率，以保证信号的传输质量和系统的稳定性。

（2）在射频电路设计中，需要根据传输线的阻抗特性来选择合适的滤波器和放大器，以减小信号的衰减和失真。

（3）在信号处理和分析中，通过计算传输线的阻抗特性，可以分析信号在传输过程中的衰减和失真特性，为信号处理和分析提供依据。

总之，传输线阻抗计算是通信和电子工程领域的一个重要概念。

高频电子线路第五版课后习题答案高频电子线路第五版课后习题答案高频电子线路是电子工程中的一个重要分支，其研究的是高频电路的设计、分析和优化。

在学习高频电子线路的过程中，课后习题是巩固知识、提高技能的重要方式。

本文将为大家提供高频电子线路第五版课后习题的答案，希望对大家的学习有所帮助。

第一章：基础知识1. 什么是高频电子线路？高频电子线路是指工作频率在几十千赫兹（kHz）到几百千赫兹（MHz）之间的电子线路。

它主要应用于无线通信、雷达、卫星通信等领域。

2. 高频电子线路的特点有哪些？高频电子线路的特点包括信号失真小、传输损耗小、耦合效应显著、传输线效应显著、元器件参数变化大等。

3. 什么是S参数？S参数是描述高频电子线路中信号传输和反射特性的参数。

S参数包括S11、S12、S21和S22四个参数，分别表示输入端反射系数、传输系数、输出端反射系数和逆传输系数。

第二章：传输线1. 什么是传输线？传输线是一根用于传输高频信号的导线。

常见的传输线有平行线、同轴电缆和微带线等。

2. 传输线的特性阻抗有哪些？传输线的特性阻抗包括平行线的特性阻抗、同轴电缆的特性阻抗和微带线的特性阻抗等。

3. 传输线的特性阻抗如何计算？平行线的特性阻抗可以通过导线间距、导线半径和介质介电常数等参数计算得到。

同轴电缆的特性阻抗可以通过内外导体半径和介质介电常数等参数计算得到。

微带线的特性阻抗可以通过导线宽度、介质厚度和介质介电常数等参数计算得到。

第三章：射频二极管1. 什么是射频二极管？射频二极管是一种特殊的二极管，其工作频率在几十千赫兹（kHz）到几百千赫兹（MHz）之间。

射频二极管具有快速开关速度和低噪声等特点。

2. 射频二极管的工作原理是什么？射频二极管的工作原理是基于PN结的电子流动和载流子的注入与抽取。

当正向偏置时，电子从N区域流向P区域，形成电流；当反向偏置时，电子不能流动，形成电流截止。

3. 射频二极管的主要参数有哪些？射频二极管的主要参数包括最大工作频率、最大直流电流、最大反向电压、最大功率损耗和最大噪声系数等。

1，传输线模型由平行双导体构成的引导电磁波结构称为传输线（Transmission Line）。

人们熟知的传输线有平行双导线、同轴线、平行平板波导及其变形——微带线。

低频电路中，传输线负载端、源端的电压、电流差别不大，但在高频电路（传输线长度与电磁波波长相比拟）中两者差别很大。

传输线模型就是用来揭示这种变化的规律的模型。

传输线上的电压、电源是纵向位置的参数。

传输线在电路中相当于一个二端口网络，一个端口连接信号源，通常称为输入端，另一个端口连接负载，称为输出端。

2，传输线的特性阻抗分析特性阻抗：又称“特征阻抗”，它不是直流电阻，属于长线传输中的概念。

在高频范围内，信号传输过程中，信号到达的地方，信号线和参考平面（电源或地平面）间由于电场的建立，会产生一个瞬间电流，如果传输线是各向同性的，那么只要信号在传输，就始终存在一个电流I，而如果信号的输出电平为V，在信号传输过程中，传输线就会等效成一个电阻，大小为V/I，把这个等效的电阻称为传输线的特性阻抗Z。

信号在传输的过程中，如果传输路径上的特性阻抗发生变化，信号就会在阻抗不连续的结点产生反射。

影响特性阻抗的因素有：介电常数、介质厚度、线宽、铜箔厚度。

传输线的基本特性是特性阻抗和信号的传输延迟，在这里，我们主要讨论特性阻抗。

传输线是一个分布参数系统，它的每一段都具有分布电容、电感和电阻。

传输线的分布参数通常用单位长度的电感L和单位长度的电容C以及单位长度上的电阻、电导来表示，它们主要由传输线的几何结构和绝缘介质的特性所决定的。

分布的电容、电感和电阻是传输线本身固有的参数，给定某一种传输线，这些参数的值也就确定了，这些参数反映着传输线的内在因素，它们的存在决定着传输线的一系列重要特性。

一个传输线的微分线段l可以用等效电路描述如下：传输线的等效电路是由无数个微分线段的等效电路串联而成，如下图所示：从传输线的等效电路可知，每一小段线的阻抗都是相等的。

传输线的特性阻抗就是微分线段的特性阻抗。

关于天线传输馈线的基本知识1、传输线的特性阻抗无限长传输线上各处的电压与电流的比值定义为传输线的特性阻抗，用Ｚ0 表示。

同轴电缆的特性阻抗的计算公式为：Ｚ0＝〔60/√εr〕×Log ( D/d ) [ 欧]式中：D 为同轴电缆外导体铜网内径；d 为同轴电缆芯线外径；εr为导体间绝缘介质的相对介电常数。

通常Ｚ0 = 50 欧，也有Ｚ0 = 75 欧的。

由公式不难看出，馈线特性阻抗只与导体直径D和d以及导体间介质的介电常数εr有关，而与馈线长短、工作频率以及馈线终端所接负载阻抗无关.2、馈线的衰减系数信号在馈线里传输，除有导体的电阻性损耗外，还有绝缘材料的介质损耗。

这两种损耗随馈线长度的增加和工作频率的提高而增加。

因此，应合理布局尽量缩短馈线长度。

单位长度产生的损耗的大小用衰减系数β表示，其单位为 dB / m （分贝／米），电缆技术说明书上的单位大都用 dB / 100 m（分贝／百米）。

设输入到馈线的功率为Ｐ1 ，从长度为L（m ）的馈线输出的功率为Ｐ2 ，传输损耗TL可表示为：TL ＝ 10 ×Lg ( Ｐ1 /Ｐ2 ) ( dB )衰减系数为：β＝ TL / L ( dB / m )例如， NOKIA 7 / 8英寸低耗电缆，900MHz 时衰减系数为β＝ 4.1 dB / 100 m ，也可写成β＝ 3 dB / 73 m ，也就是说，频率为 900MHz 的信号功率，每经过 73 m 长的这种电缆时，功率要少一半。

而普通的非低耗电缆，例如，SYV-9-50-1， 900MHz 时衰减系数为β＝ 20.1 dB / 100 m ，也可写成β＝ 3 dB / 15 m ，也就是说，频率为 900MHz 的信号功率，每经过15 m 长的这种电缆时，功率就要少一半。

3、匹配概念什么叫匹配？简单地说，馈线终端所接负载阻抗ＺL 等于馈线特性阻抗Ｚ0 时，称为馈线终端是匹配连接的。

射频与微波知识点总结一、引言射频（Radio Frequency, RF）与微波（Microwave）技术在现代通信、雷达、无线电频谱、天线设计等领域发挥着重要作用。

射频与微波技术涉及到电磁波的传播、调制解调、射频功率放大、频率变换、天线设计等方面的知识。

本文将从射频与微波的基本原理、传输线理论、射频放大器、射频调制解调、天线设计等方面进行知识点总结。

二、射频与微波的基本原理1. 电磁波的基本概念电磁波是一种由电场和磁场相互作用而产生的波动现象。

根据波长的不同，电磁波可以分为射频、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等不同频段的电磁波。

射频与微波技术主要涉及射频和微波频段的电磁波。

2. 电磁波的特性电磁波具有波长、频率、速度、传播特性等基本特性。

其中，波长和频率之间的关系由光速公式c=λf（c为光速，λ为波长，f为频率）决定。

在射频与微波领域，常用的频率单位有千兆赫兹（GHz）、兆赫兹（MHz）和千赫兹（kHz）等，波长单位常用的是米（m）。

根据电磁波在介质中传播的特性，常见的介质波速和传播常数也会影响射频微波在介质中的传播特性。

3. 电磁波在空间中的传播电磁波在自由空间中传播的特性是由麦克斯韦方程组决定的，其中包括麦克斯韦方程组的电场和磁场分布规律、电磁波的波动性等。

了解电磁波在不同介质中的传播特性有利于射频与微波技术在不同环境中的应用。

4. 电磁波的天线辐射和接收天线是电磁波的辐射和接收装置，根据天线的结构和工作原理，天线可以分为定向天线和非定向天线。

定向天线主要用于定向传输和接收电磁波；非定向天线主要用于对全向的电磁波进行辐射和接收。

天线的辐射和接收特性与天线的形状和尺寸、频率、方向性等因素有关。

三、传输线理论1. 传输线的基本概念传输线是用于传输电磁波的导线或介质，主要包括同轴电缆、微带线、矩形波导和圆柱波导等。

传输线具有阻抗匹配、功率传输和信号传输等功能。

根据传输线的不同特性和应用场景，可以选择不同类型的传输线。