射频无源器件课件

Γ = 1, ρ = ∞, K = 0
可使用计算软件： 可使用计算软件
F:\cjq\u\Rf Tools\常用反射转换计算
1.08
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0.00
传输功率为 传输功率 :
1 P( z) = Re U( z) I ∗ ( z) 2
{
}
U ( z) 2 2 1 i ∗ = Re 1 − Γ ( z) + Γ ( z) − Γ ( z) 2 Z0
R=50*（3.16-1）/（3.16＋1）=26欧姆 R1=50* （2*3.16）/(3.162-1) ＝35欧姆
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Sep 2010
衰减器计算软件： 衰减器计算软件：
F:\cjq\u\rf tools2\衰减网络计算.
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回波损耗RL 0.00 0.92 0.94 3.10 4.44 6.02 7.96 10.46 13.98 20.00 20.92 21.94 23.10 24.44 26.02 27.96 30.46 33.98 40.00 ∞
驻波比SWR ∞ 19.00 9.00 5.67 4.00 3.00 2.33 1.86 1.50 1.22 1.20 1.17 1.15 1.13 1.11 1.06 1.04 1.02 1.00
Z in ( z ) =
U ( z) I ( z)
对给定的传输线和负载阻抗，线上各点的输入阻抗随至终端的距离l的不同而作周期(周期为)变化，且在一些特 殊点上，有如下简单阻抗关系：
Z in (l ) = Z L Z in (l ) = Z0 ZL
2
l=n
λ
2
(n = 0,1,2,L)
λ
4
l = ( 2n + 1)
通用射频无源电路设计
September 2010
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Sep 2010
馈 电 电 路
均 衡 器
滤 波 器
双 工 器
功 分 器
耦 合 器
衰 减 电 路
传 输 线
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Sep 2010
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目 录
1、耦合度 、
输入端“①”的输入功率P1 ，与耦合端的输出功率之比定义为耦合度c，如公式：
2、隔离度 、
输入端“①”的输入功率P1和隔离端“④”的输出功率P4之比定义为隔离度，记作I：
3、定向度 、
耦合端“③”的输出功率P3与隔离端“④”的输出功率P4之比定义为定向度，记作D：
4、输入驻波比 、 端口“②、 ③、 ④”都接匹配负载时的输入端口“①”的驻波比定义为输入驻波比，记作ρ： 5、工作带宽 、
三、T型衰减器的计算 T 与π型衰减器计算方法类似，设信号源的输出阻抗和负载阻抗均为R0，电压衰减倍数为 AT=Vin/Vout，R2=R3=R.最后的计算公式是： R=（AT－1）R0/（AT＋1） R1=2AT /（AT2-1）R0
例如：若输入输出阻抗为R0=50Ω，衰减为10dB的π型衰减器，计算如下： 20lgAT = 10dB 所以 AT 约等于 3.16
K=
U U
min max
=
I I
min max
=
1− Γ 1+ Γ
=
1
ρ
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传输线上反射波的大小，可用反射系数的模、驻波比 和行波系数三个参量来描述。
反射系数ρ 1.00 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.09 0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01
负载阻抗与终端反射系数的关系：
Z L = Z0
1+ Γ L 1− Γ L
驻波比和行波系数: 驻波比和行波系数: 电压（或电流）驻波比ρ定义为传输线上电压（或电流）的最大值与最小值之比，即
ρ=
U U
max min
=
I ILeabharlann max min当传输线上入射波与反射波同相迭加时，合成波出现最大值；而反相迭加时出现最小值 :
I r ( z) I i ( z)
=−
A2 − j 2 β z e = −Γ u ( z) A1
ΓL
A2 j (φ 2 −φ 1 ) A2 = = e = Γ L e jφ L A1 A1
L −2 β
传输线上任一点反射系数与终端反射系数的关系：
Γ ( z) = Γ L e − j 2 β z = Γ L e j (φ
[
]
为了简便起见，一般在电压波腹点(最大值点)或电压波节点(最小值点)处计算传输功率，即 :
2
1 P( z ) = U 2
max
I
min
1 U max = K 2 Z0
在不发生击穿情况下，传输线允许传输的最大功率称为传输线的功率容量
1 U br Pbr = K 2 Z0
2
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conductor Dielectric constant GND
2、同轴线：同轴电缆是指有两个同心导体，而导体和屏蔽层又共用同一轴心的电缆
同轴电缆可分为两种基本类型,基带同轴电缆和宽带同轴电缆。 目前基带常用的电缆,其屏蔽线是用铜做成的网状的,特征阻抗为50(如RG-8、RG-58等); 宽带同轴电缆常用的电缆的屏蔽层通常是用铝冲压成的,特征阻抗为75(如RG-59等)。
特性阻抗定义为传输线上入射波电压Ui (z)与入射波电流Ii (z)之比，或反射波电压Ur (z)与反射波电流Ir 特性阻抗 (z)之比的负值，即 ：
Z0 = U i ( z) I i ( z) =− U r ( z) I r ( z) = R0 + jωL0 G0 + jωC0
相速是指波的等相位面移动速度。 相速 入射波的相速为： dz ω
vp =
dt
=
β
对于微波传输线：
vp =
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Sep 2010
1 L0 C0
相波长定义为波在一个周期T内等相位面沿传输线移动的距离。即 ： 相波长
λ p = v pT =
vp f
=
ω β
f
=
2π
β
输入阻抗：传输线终端接负载阻抗ZL时，距离终端z处向负载方向看去的输入阻抗定义为该处的电压U (z)与电流 输入阻抗 I (z)之比，即：
输入阻抗与反射系数间的关系：
z)
= Γ L e jφ
I ( z)
I i ( z )[1 − Γ ( z )]
1 − Γ ( z)
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Sep 2010
Z in ( z ) =
U ( z)
=
U i ( z )[1 + Γ ( z )]
= Z0
1 + Γ ( z)
Sep 2010
衰减电路
衰减器原理,用途及设计 衰减器原理 用途及设计 主要用途： 主要用途： 1）调整电路中信号的大小； 2）改善阻抗匹配，若某些电路要求有一个比较稳定的负载阻抗时，则可在此电路与实际负载阻抗 之间插入一个衰减器，能够缓冲阻抗的变化。 通常，衰减器接于信号源和负载之间，衰减器是由电阻元件组成的四端网络，它的特性阻抗、衰 减都是与频率无关的常数，相移等于零。
反射系数距终端z处的反射波电压Ur(z)与入射波电压Ui(z)之比定义为该处的电压反射系数Γu(z)，即： 反射系数
A2 e − jβ z A Γ u ( z) = = = 2 e − j2β z U i ( z ) A1e − jβ z A1
电流反射系数：
U r ( z)
Γ i ( z) =
终端反射系数 ：
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Sep 2010
• 公司所用衰减电路大多为电阻衰减，这里主要介绍电阻衰减电路。 电阻衰减有两种主要电路形式：π型和T型 如下图所示：
一、电阻衰减器必须遵守以下原则： A．阻抗匹配，不然就会形成驻波或反射，影响测量准确度。对衰减器输入而言，输入阻抗要与信 号源的输出阻抗匹配；对衰减器输出而言，输出阻抗要与负载阻抗匹配。由于射频功率衰减器 一般不需要进行阻抗变换，所以，输入阻抗、输出阻抗、负载阻抗和信号源输出阻抗都相等。 B. 衰减量符合要求，电压衰减20lgAT=20lg(Vin/Vout) (dB) 或功率衰减10lgATP=10lg(Pin/Pout) (dB) 符合所要求的衰减值，因为功率P=V2/R ， 由于输入阻抗等于输出阻抗，所以， 10lgATP=10lg(Pin/Pout)=10lg(Vin2/Vout2)=20lg(Vin/Vout)=20lgAT，因此电压衰减的分贝 数（dB）与功率衰减的分贝数（dB）是一致的。根据衰减的分贝数（dB）可求出电压衰减的倍 数AT
例如：若输入输出阻抗为R0=50Ω，衰减为10dB的π型衰减器，计算如下： 20lgAT = 10dB 所以 AT 约等于 3.16
R=50*（3.16+1）/（3.16-1）=96欧姆 R1=50*(3.162-1) /2*3.16＝71欧姆
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Sep 2010
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Sep 2010
•
二、传输线特征阻抗 传输线特征阻抗 传输线的特性参量主要包括：传播常数、特性阻抗、相速和相波长、输入阻抗、反射系数、驻波比(行波系 数)和传输功率等。