微波電路與系統(tǒng)第1章

射頻微波工程介紹第2章

傳輸線理論第3章

匹配理論第4章

功率衰減器第5章

功率分配器第6章

定向耦合器第7章

射頻微波濾波器第8章

放大器設(shè)計(jì)第9章-振蕩器和混頻器第10章

頻率合成器第11章

其他常用微波電路第12章

射頻微波天線第13章

射頻微波系統(tǒng)全套可編輯PPT課件

微波電路與系統(tǒng)第一講——射頻微波工程介紹第1講射頻/微波工程介紹

1.1常用無線電頻段

1.2射頻/微波的重要特性

1.3射頻/微波工程中的核心問題

1.4射頻/微波電路的應(yīng)用

1.5射頻/微波系統(tǒng)舉例

1.6射頻/微波工程基礎(chǔ)常識(shí)

341.1常用無線電頻段圖1-1

無線電技術(shù)的發(fā)展歷史LFMF30~300KHz1~10G1.37~1000G3MHz~300GHz300~3000KHz5圖1-1

無線電技術(shù)的發(fā)展歷史800MHz、900MHz、1800MHz6圖1-1

無線電技術(shù)的發(fā)展歷史7圖1-1

無線電技術(shù)的發(fā)展歷史V2X8圖1-1

無線電技術(shù)的發(fā)展歷史9圖1-1

無線電技術(shù)的發(fā)展歷史對(duì)電磁波頻譜的劃分是美國國防部于第二次世界大戰(zhàn)期間提出的，后由國際電工電子工程協(xié)會(huì)（IEEE）推廣，被工業(yè)界和政府部門廣泛接受。10表1-1

電磁波頻譜分段11

對(duì)不同頻段無線電信號(hào)的使用不能隨意確定。也就是說，頻譜作為一種資源，各國各級(jí)政府都有相應(yīng)的機(jī)構(gòu)對(duì)無線電設(shè)備的工作頻率和發(fā)射功率進(jìn)行嚴(yán)格管理。國際范圍內(nèi)更有詳細(xì)的頻譜用途規(guī)定，即CCIR建議文件，在這個(gè)文件中，規(guī)定了雷達(dá)、通信、導(dǎo)航、工業(yè)應(yīng)用等軍用或民用無線電設(shè)備所允許的工作頻段。表1-2

是各無線電頻段的基本用途。各個(gè)用途在相應(yīng)頻段內(nèi)只占有很小的一段頻譜或點(diǎn)頻工作。12表1-2

各無線電頻段的基本用途13要避免用途不同的無線電設(shè)備使用相同的頻率，否則，將會(huì)帶來災(zāi)難性的后果。相反地，在電子對(duì)抗或電子戰(zhàn)系統(tǒng)中，就是要設(shè)法掌握敵方所使用的無線電頻率，給對(duì)方實(shí)施毀滅性打擊。目前發(fā)展最快的民用領(lǐng)域是移動(dòng)通信。巨大的市場(chǎng)潛力和飛速的更新步伐，使得這一領(lǐng)域成為全球的一個(gè)支柱產(chǎn)業(yè)。表1-3

給出了常用移動(dòng)通信系統(tǒng)頻段分布及其工作方式。作為工科電子類專業(yè)的學(xué)生，有必要掌握這方面的知識(shí)。14表1-3

常用移動(dòng)通信系統(tǒng)頻段分布1516316

射頻/微波技術(shù)包括信號(hào)的產(chǎn)生、調(diào)制、功率放大、輻射、接收、低噪聲放大、混頻、解調(diào)、檢測(cè)、濾波、衰減、移相、開關(guān)等各個(gè)模塊單元的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)?；纠碚摗?jīng)典的電磁場(chǎng)理論。研究電磁波沿傳輸線的傳播特性有兩種分析方法?！皥?chǎng)”的分析方法：即從麥克斯韋方程出發(fā)，在特定邊界條件下解電磁波動(dòng)方程，求得場(chǎng)量的時(shí)空變化規(guī)律，分析電磁波沿線的各種傳輸特性。“路”的分析方法：將傳輸線作為分布參數(shù)電路處理，用基爾霍夫定律建立傳輸線方程，求得傳輸線上電壓和電流的時(shí)空變化規(guī)律，分析電壓和電流的各種傳輸特性。17在射頻/微波頻率范圍內(nèi)，模塊的幾何尺寸與信號(hào)的工作波長可以比擬，分布參數(shù)概念始終貫穿于工程技術(shù)的各個(gè)方面。而且，同一功能的模塊，在不同的工作頻段的結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方式大不相同?！敖Y(jié)構(gòu)就是電路”是射頻/微波電路的顯著特征。射頻/微波電路的設(shè)計(jì)目標(biāo)就是處理好材料、結(jié)構(gòu)與電路功能的關(guān)系。181.2射頻/微波的重要特性1.2.1射頻/微波的基本特性1．似光性射頻/微波能像光線一樣在空氣或其他媒體中沿直線以光速傳播，在不同的媒體界面上存在入射和反射現(xiàn)象。這是因?yàn)樯漕l/微波的波長很短，比地球上的一般物體（如艦船、飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈、汽車、房屋等）的幾何尺寸小得多或在同一個(gè)數(shù)量級(jí)。當(dāng)射頻/微波照射到這些物體上時(shí)將產(chǎn)生明顯的反射，對(duì)于某些物體將會(huì)產(chǎn)生鏡面反射。因此，可以制成尺寸、體積合適的天線，用來傳輸信息，實(shí)現(xiàn)通信；可接收物體所引起的回波或其他物體發(fā)射的微弱信號(hào)，用來確定物體的方向、距離和特征，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)探測(cè)。192.穿透性射頻/微波照射某些物體時(shí)，能夠深入物體的內(nèi)部。微波（特別是厘米波段）信號(hào)能穿透電離層，成為人們探測(cè)外層空間的宇宙窗口；能夠穿透云霧、植被、積雪和地表層，具有全天候的工作能力，是遙感技術(shù)的重要手段；能夠穿透生物組織，是醫(yī)學(xué)透熱療法的重要方法；能穿透等離子體，是等離子體診斷、研究的重要手段。203.非電離性一般情況下，射頻/微波的量子能量還不夠大，不足以改變物質(zhì)分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)或破壞物質(zhì)分子的鍵結(jié)構(gòu)。由物理學(xué)可知，在外加電磁場(chǎng)周期力的作用下，物質(zhì)內(nèi)分子、原子和原子核會(huì)產(chǎn)生多種共振現(xiàn)象，其中，許多共振頻率就處于射頻/微波頻段。這就為研究物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)提供了強(qiáng)有力的實(shí)驗(yàn)手段，從而形成了一門獨(dú)立的分支學(xué)科——微波波譜學(xué)。從另一方面考慮，利用物質(zhì)的射頻/微波共振特性，可以用某些特定的物質(zhì)研制射頻/微波元器件，完成許多射頻/微波系統(tǒng)的建立。214.信息性射頻/微波頻帶比普通的中波、短波和超短波的頻帶要寬幾千倍以上，這就意味著射頻/微波可以攜帶的信息量要比普通無線電波可能攜帶的信息量大的多。因此，現(xiàn)代生活中的移動(dòng)通信、多路通信、圖像傳輸、衛(wèi)星通信等設(shè)備全都使用射頻/微波作為傳送手段。射頻/微波信號(hào)還可提供相位信息、極化信息、多普勒頻移信息等。這些特性可以被廣泛應(yīng)用于目標(biāo)探測(cè)、目標(biāo)特征分析、遙測(cè)遙控、遙感等領(lǐng)域。221.2.2射頻/微波的主要優(yōu)點(diǎn)由上述基本特性可歸納出射頻/微波與普通無線電相比有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)頻帶寬?？蓚鬏?shù)男畔⒘看蟆?2)分辨率高。連續(xù)波多普勒雷達(dá)的頻偏大，成像更清晰，反應(yīng)更靈敏。(3)尺寸小。電路元件和天線體積小。(4)干擾小。不同設(shè)備相互干擾小。(5)速度快。數(shù)字系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸和信號(hào)處理速度快。(6)頻譜寬。頻譜不擁擠，不易擁堵，軍用設(shè)備更可靠。231.2.3射頻/微波的不利因素由于射頻/微波本身的特點(diǎn)，也會(huì)帶來一些局限性。主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：元器件成本高。輻射損耗大。(3)大量使用砷化鎵器件，而不是通常的硅器件。(4)電路中元件損耗大，輸出功率小。這些問題都是我們必須面對(duì)的，在工程中應(yīng)合理設(shè)計(jì)電路，取得一個(gè)比較好的折中方案。241.3射頻/微波工程中的核心問題1.3.1射頻鐵三角由于頻率、阻抗和功率是貫穿射頻/微波工程的三大核心指標(biāo)，故將其稱為射頻鐵三角。它能夠形象地反映射頻/微波工程的基本內(nèi)容。這三方面既有獨(dú)立特性，又相互影響。三者的關(guān)系可以用圖1-2表示。25圖1-2頻率、阻抗和功率的鐵三角關(guān)系261.3.2射頻鐵三角的內(nèi)涵1.頻率頻率是射頻/微波工程中最基本的一個(gè)參數(shù)，對(duì)應(yīng)于無線系統(tǒng)所工作的頻譜范圍，也規(guī)定了所研究的微波電路的基本前提，進(jìn)而決定微波電路的結(jié)構(gòu)形式和器件材料。直接影響射頻/微波信號(hào)頻率的主要電路有：

(1)信號(hào)產(chǎn)生器：用來產(chǎn)生特定頻率的信號(hào)，如點(diǎn)頻振蕩器、機(jī)械調(diào)諧振蕩器、壓控振蕩器、頻率合成器等。27(2)頻率變換器：將一個(gè)或兩個(gè)頻率的信號(hào)變?yōu)榱硪粋€(gè)所希望的頻率信號(hào)，如分頻器、變頻器、倍頻器、混頻器等。

(3)頻率選擇電路：在復(fù)雜的頻譜環(huán)境中，選擇所關(guān)心的頻譜范圍。經(jīng)典的頻率選擇電路是濾波器，如低通濾波器、帶通濾波器、高通濾波器和帶阻濾波器等。近年發(fā)展起來的高速電子開關(guān)由于體積小，在許多方面取代了濾波器來實(shí)現(xiàn)頻率選擇。在射頻/微波工程中，這些電路可以獨(dú)立工作，也可以相互組合，還可以與其他電路組合，構(gòu)成射頻/微波電路子系統(tǒng)。這些電路的測(cè)量儀器有頻譜分析儀、頻率計(jì)數(shù)器、功率計(jì)、網(wǎng)絡(luò)分析儀等。282.功率功率用來描述射頻/微波信號(hào)的能量大小。所有電路或系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)都是實(shí)現(xiàn)射頻/微波能量的最佳傳遞。影響射頻/微波信號(hào)功率的主要電路有：

(1)衰減器：控制射頻/微波信號(hào)功率的大小。通常由有耗材料（電阻性材料）構(gòu)成，有固定衰減量和可調(diào)衰減量之分。

(2)功分器：將一路射頻/微波信號(hào)分成若干路的組件，可以是等分的，也可以是比例分配的，希望分配后信號(hào)的損失盡可能小。功分器也可用作功率合成器，在各個(gè)支路口接同頻同相等幅信號(hào)，在主路疊加輸出。29(3)耦合器：定向耦合器是一種特殊的分配器。通常是耦合一小部分功率到支路，用以檢測(cè)主路信號(hào)的工作狀態(tài)是否正常。分支線耦合器和環(huán)形橋耦合器可實(shí)現(xiàn)不同相位的功率分配/合成，配合微波二極管，完成多種功能微波電路，如混頻、變頻、移相等。

(4)放大器：提高射頻/微波信號(hào)功率的電路，在射頻/微波工程中地位極為重要。用于接收的是小信號(hào)放大器，該類放大器著重要求低噪聲、高增益。用于發(fā)射的是功率放大器，對(duì)于該類放大器，為了滿足要求的輸出功率，可以不惜器件和電源成本。用于測(cè)試儀器的放大器，完善和豐富了儀器的功能。303.阻抗阻抗是在特定頻率下，描述各種射頻/微波電路對(duì)微波信號(hào)能量傳輸?shù)挠绊懙囊粋€(gè)參數(shù)。

電路的材料和結(jié)構(gòu)對(duì)工作頻率的響應(yīng)決定電路阻抗參數(shù)的大小。工程實(shí)際中，應(yīng)設(shè)法改進(jìn)阻抗特性，實(shí)現(xiàn)能量的最大傳輸。所涉及的射頻/微波電路有：

(1)阻抗變換器：增加合適的元件或結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)阻抗向另一個(gè)阻抗的過渡。

(2)阻抗匹配器：一種特定的阻抗變換器，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)阻抗之間的匹配。

(3)天線：一種特定的阻抗匹配器，實(shí)現(xiàn)射頻/微波信號(hào)在封閉傳輸線和空氣媒體之間的匹配傳輸。311.4射頻/微波電路的應(yīng)用(1)無線通信系統(tǒng)空間通信，遠(yuǎn)距離通信，無線對(duì)講，蜂窩移動(dòng)，個(gè)人通信系統(tǒng)，無線局域網(wǎng)，衛(wèi)星通信，航空通信，航海通信，機(jī)車通信，業(yè)余無線電等。(2)導(dǎo)航系統(tǒng)微波著陸系統(tǒng)（MLS），GPS，無線信標(biāo)，防撞系統(tǒng)，航空、航海自動(dòng)駕駛等。(3)遙感地球監(jiān)測(cè)，污染監(jiān)測(cè)，森林、農(nóng)田、魚汛監(jiān)測(cè)，礦藏、沙漠、海洋、水資源監(jiān)測(cè)，風(fēng)、雪、冰、凌監(jiān)測(cè)，城市發(fā)展和規(guī)劃等。32(4)射頻識(shí)別保安，防盜，入口控制，產(chǎn)品檢查，身份識(shí)別，自動(dòng)驗(yàn)票等。(5)廣播系統(tǒng)調(diào)幅（AM），調(diào)頻（FM）廣播，電視（TV）等。(6)汽車和高速公路自動(dòng)避讓，路面告警，障礙監(jiān)測(cè)，路車通信，交通管理，速度測(cè)量，智能高速路等。(7)傳感器潮濕度傳感器，溫度傳感器，長度傳感器，探地傳感器，機(jī)器人傳感器等。33(8)電子戰(zhàn)系統(tǒng)間諜衛(wèi)星，輻射信號(hào)監(jiān)測(cè)，行軍與阻擊等。(9)醫(yī)學(xué)應(yīng)用磁共振成像，微波成像，微波理療，加熱催化，病房監(jiān)管等。(10)空間研究射電望遠(yuǎn)鏡，外層空間探測(cè)等。(11)無線輸電空對(duì)空，地對(duì)空，空對(duì)地，地對(duì)地輸送電能等。341.5射頻/微波系統(tǒng)舉例1.5.1射頻/微波通信系統(tǒng)基本原理利用似光傳輸特性，穿越空氣，實(shí)現(xiàn)信息的無線傳遞。如圖1-3所示，基本的通信系統(tǒng)就是成對(duì)的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。35圖1-3基本通信系統(tǒng)2.微波通信數(shù)據(jù)鏈圖1-4是微波通信和專用微波數(shù)據(jù)鏈的系統(tǒng)示意圖。36圖1-4微波通信數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)示意圖3.衛(wèi)星通信圖1-5是K波段衛(wèi)星通信系統(tǒng)的地面站結(jié)構(gòu)框圖。圖1-6是K波段衛(wèi)星通信系統(tǒng)示意圖。37圖1-5衛(wèi)星地面站結(jié)構(gòu)框圖圖1-6衛(wèi)星通信系統(tǒng)示意圖381.5.2雷達(dá)系統(tǒng)基本原理雷達(dá)的原意為無線電探測(cè)與定位，基本原理是發(fā)射的微波信號(hào)遇到目標(biāo)后反射回來，檢測(cè)發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)之間的關(guān)系，即可確定目標(biāo)的信息。圖1-7是雷達(dá)的基本原理示意圖。39圖1-7雷達(dá)基本原理示意圖2.脈沖雷達(dá)40圖1-8脈沖雷達(dá)結(jié)構(gòu)框圖3．多普勒雷達(dá)41圖1-9連續(xù)波多普勒雷達(dá)結(jié)構(gòu)示意圖圖1-10脈沖多普勒雷達(dá)結(jié)構(gòu)示意圖424.高度表43圖1-11C波段微波高度表結(jié)構(gòu)框圖1.6射頻/微波工程基礎(chǔ)常識(shí)1.6.1關(guān)于分貝的幾個(gè)概念通常情況下，射頻/微波電路用波的概念來描述能量的傳遞，用功率而不用電壓或電流。由于便于測(cè)量和運(yùn)算，分貝用的最多。表1-4給出了與分貝相關(guān)的常見物理量及其用途。44表1-4與分貝相關(guān)的常見物理量45問題46AdBm+BdBm=(A+B)dBm?AdBm+BdB=(A+B)dBm?AdB+BdB=(A+B)dB?1.6.2常用射頻/微波接頭從1.5節(jié)可以看出，各種電路模塊需要用接插件連接起來。這種連接可以是硬連接，也可以通過電纜軟連接。電纜分為柔性電纜、軟電纜和半剛性電纜。工程中的具體選擇由總體結(jié)構(gòu)、成本與性能等因素決定。表1-5給出常用接頭的性能。47表1-5常用射頻/微波接頭48

這些接頭都是陰—陽配對(duì)使用。旋接時(shí)一手捏緊陰頭端，另一手旋轉(zhuǎn)陽頭端螺套，使接頭插針沿軸向拔出或插入，不應(yīng)旋轉(zhuǎn)陰頭端，以免損傷插針和插孔。接頭另一端焊接射頻/微波電路或與合適的電纜相接。49微波電路與系統(tǒng)第二講——傳輸線理論第2講傳輸線理論51傳輸線是從一處至另一處傳輸電磁能量的裝置。射頻電路與低頻電路不僅基本理論有顯著的不同，而且采用的傳輸線裝置也不同，射頻傳輸線采用了同軸線、平行雙導(dǎo)線、帶狀線和微帶線等不同于低頻導(dǎo)線的特殊結(jié)構(gòu)。本講的傳輸線默認(rèn)為平行雙導(dǎo)線。傳輸線理論是分布參數(shù)電路理論。隨著工作頻率的升高，工作波長不斷減小，當(dāng)工作波長可以與電路的幾何尺寸相比擬時(shí)，傳輸線上的電壓和電流分布將隨空間位置變化，電壓和電流呈現(xiàn)波動(dòng)性，這一點(diǎn)與低頻電路完全不同。傳輸線理論用來分析傳輸線上電壓和電流的分布狀況，以及傳輸線上阻抗的變化規(guī)律。在射頻頻段，低頻電路的基爾霍夫定律不再適用，必須采用傳輸線理論取代低頻電路理論。集總參數(shù)與分布參數(shù)集總參數(shù)理論：電路元件的空間分布尺度為零（點(diǎn)狀）。分布參數(shù)理論：電路元件相對(duì)于工作波長，具有有限的空間分布尺度。當(dāng)電路元件的特征尺寸超過電磁波波長的1/10左右時(shí)，基爾霍夫電路理論（集總參數(shù)）必須由分布參數(shù)的波動(dòng)理論替代。第2講傳輸線理論

2.1集總參數(shù)元件的射頻特性

2.2射頻/微波電路設(shè)計(jì)中Q值的概念

2.3傳輸線基本理論

2.4無耗傳輸線的工作狀態(tài)

2.5有耗傳輸線的工作狀態(tài)

2.6史密斯圓圖

2.7微帶線的理論和設(shè)計(jì)

2.8波導(dǎo)和同軸傳輸線簡(jiǎn)介52集總分布2.1集總參數(shù)元件的射頻特性根據(jù)傳統(tǒng)的交流電路分析可知，電阻R與頻率無關(guān)，理想電容C和理想電感L可用它們的電抗XC和XL直接表示為在低頻下，C=1pF的電容，L=1nH的電感，分別對(duì)應(yīng)于開路和短路狀態(tài)。532.1集總參數(shù)元件的射頻特性高頻情況下，電阻、電感和電容并不都像在低頻情況下那樣，僅用導(dǎo)線、線圈和平板制成。甚至單根直導(dǎo)線或印制電路板（printedcircuitboard，PCB）上的一段敷銅帶，也都具有與頻率有關(guān)的電阻和電感。2.1.1金屬導(dǎo)線直流和低頻：認(rèn)為金屬導(dǎo)線就是一根連接線，不存在電阻、電感和電容等寄生參數(shù)。實(shí)際上，在低頻情況下，這些寄生參數(shù)很小，可以忽略不計(jì)。

射頻/微波：金屬導(dǎo)線不僅具有自身的電阻和電感或電容，而且還是頻率的函數(shù)。寄生參數(shù)對(duì)電路工作性能的影響十分明顯，必須仔細(xì)考慮，謹(jǐn)慎設(shè)計(jì)，才能得到良好的結(jié)果。54

設(shè)圓柱狀直導(dǎo)線的半徑為a，長度為l，材料的電導(dǎo)率為σ，則其直流電阻可表示為對(duì)于直流信號(hào)來說，可以認(rèn)為導(dǎo)線的全部橫截面都可以用來傳輸電流，或者電流充滿在整個(gè)導(dǎo)線橫截面上，其電流密度可表示為55(2-1)

(2-2)

集膚效應(yīng)

進(jìn)一步研究表明，在射頻（f≥500MHz）范圍此導(dǎo)線相對(duì)于直流狀態(tài)的電阻和內(nèi)部電感可分別表示為式中δ=(πfμσ)-1/2(2-4)定義為“集膚深度”。56(2-3a)(2-3b)式(2-3)一般在δ<<a條件下成立。從式(2-4)可以看出，集膚深度與頻率之間滿足平方根反比關(guān)系，隨著頻率的升高，集膚深度減小。交流狀態(tài)下沿導(dǎo)線軸向的電流密度可以表示為式中，p2=-jωμσ，J0(pr)和J1(pa)分別為0階和1階第一類貝塞爾函數(shù)，I

是導(dǎo)線中的總電流。圖2-1表示交流狀態(tài)下銅導(dǎo)線橫截面電流密度對(duì)直流情況的歸一化值。圖2-2表示半徑a=1mm的銅導(dǎo)線在不同頻率下的Jz/Jz0

相對(duì)于r的曲線。57(2-5)圖2-1交流狀態(tài)下銅導(dǎo)線橫截面電流密度對(duì)直流情況的歸一化值58

59圖2-2半徑a=1mm的銅導(dǎo)線在不同頻率下的Jz/Jz0相對(duì)于r的曲線

由圖2-2

可以看出，在頻率達(dá)到1MHz左右時(shí)，就已經(jīng)出現(xiàn)比較嚴(yán)重的集膚效應(yīng)，當(dāng)頻率達(dá)到1GHz時(shí)電流幾乎僅在導(dǎo)線表面流動(dòng)而不能深入導(dǎo)線中心，也就是說金屬導(dǎo)線的中心部位電阻極大。金屬導(dǎo)線本身就具有一定的電感量，這個(gè)電感在射頻/微波電路中，會(huì)影響電路的工作性能。電感值與導(dǎo)線的長度形狀、工作頻率有關(guān)。工程中要謹(jǐn)慎設(shè)計(jì)，合理使用金屬導(dǎo)線的電感。

金屬導(dǎo)線可以看作一個(gè)電極，它與地線或其他電子元件之間存在一定的電容量，這個(gè)電容對(duì)射頻/微波電路的工作性能也會(huì)有較大的影響。對(duì)導(dǎo)線寄生電容的考慮是射頻/微波工程設(shè)計(jì)的一項(xiàng)主要任務(wù)。60

金屬導(dǎo)線的電阻、電感和電容是射頻/微波電路的基本單元。工程中，嚴(yán)格計(jì)算這些參數(shù)是沒有必要的，關(guān)鍵是掌握存在這些參數(shù)的物理概念，合理地使用或回避，實(shí)現(xiàn)電路模塊的功能指標(biāo)。2.1.2電阻電阻是在電子線路中最常用的基礎(chǔ)元件之一，基本功能是將電能轉(zhuǎn)換成熱產(chǎn)生電壓降。電子電路中，一個(gè)或多個(gè)電阻可構(gòu)成降壓或分壓電路用于器件的直流偏置，也可用作直流或射頻電路的負(fù)載電阻完成某些特定功能。61

物質(zhì)的電阻的大小與物質(zhì)內(nèi)部電子和空穴的遷移率有關(guān)。從外部看，物質(zhì)的體電阻與電導(dǎo)率σ和物質(zhì)的體積L×W×H有關(guān)（如圖2-3所示），即定義薄片電阻，則

(2-6b)當(dāng)電阻厚度一定時(shí)，電阻值與長寬比成正比。62(2-6a)圖2-3物質(zhì)的體電阻63

在射頻應(yīng)用中，電阻的等效電路比較復(fù)雜，不僅具有阻值，還會(huì)有引線電感和線間寄生電容，其性質(zhì)將不再是純電阻，而是“阻”與“抗”兼有，具體等效電路如圖2-4所示。圖中Ca

表示電荷分離效應(yīng)，也就是電阻引腳的極板間等效電容；Cb

表示引線間電容；L為引線電感。對(duì)于線繞電阻，其等效電路還要考慮線繞部分造成的電感量L1

和繞線間的電容C1，引線間電容Cb

與內(nèi)部的繞線電容相比一般較小，可以忽略，等效電路如圖2-5所示。64圖2-4電阻的等效電路65圖2-5線繞電阻的等效電路66

以500Ω金屬膜電阻為例（等效電路見圖2-4），設(shè)兩端的引線長度各為2.5cm，引線半徑為0.2032mm，材料為銅，已知Ca

為5pF，根據(jù)式（2-3）計(jì)算引線電感，并求出圖2-4等效電路的總阻抗對(duì)頻率的變化曲線，如圖2-6所示。67圖2-6電阻的阻抗絕對(duì)值與頻率的關(guān)系

從圖2-6中可以看出，在低頻率下阻抗即等于電阻

R，而隨著頻率的升高達(dá)到10MHz以上，電容Ca的影響開始占優(yōu)，導(dǎo)致總阻抗降低；當(dāng)頻率達(dá)到20GHz左右時(shí)，出現(xiàn)了并聯(lián)諧振點(diǎn)；越過諧振點(diǎn)后，引線電感的影響開始表現(xiàn)出來，阻抗又加大并逐漸表現(xiàn)為開路或有限阻抗值。這一結(jié)果說明，看似與頻率無關(guān)的電阻器，用于射頻/微波波段將不再僅是一個(gè)電阻器，應(yīng)用中應(yīng)特別加以注意。682.1.3電容在低頻率下，電容器一般都可以看成是平行板結(jié)構(gòu)，其極板的尺寸要遠(yuǎn)大于極板間距離，電容量定義為式中，A

是極板面積，d表示極板間距離，ε=ε0εr

為極板間填充介質(zhì)的介電常數(shù)。理想狀態(tài)下，極板間介質(zhì)中沒有電流。在射頻/微波頻率下，實(shí)際的介質(zhì)并非理想介質(zhì)，故在介質(zhì)內(nèi)部存在傳導(dǎo)電流，也就存在傳導(dǎo)電流引起的損耗，更重要的是介質(zhì)中的帶電粒子具有一定的質(zhì)量和慣性，在電磁場(chǎng)的作用下，很難隨之同步振蕩，在時(shí)間上有滯后現(xiàn)象，也會(huì)引起對(duì)能量的損耗。69所以電容器的阻抗由電導(dǎo)Ge

和電納ωC并聯(lián)組成,即式中，直流電流起因于電導(dǎo)Ge，其中，σd

是介質(zhì)的電導(dǎo)率。習(xí)慣于引入損耗角正切（losstangent），則

在射頻應(yīng)用中，還要考慮引線電感L

以及引線導(dǎo)體損耗的串聯(lián)電阻Rs

和介質(zhì)損耗電阻Re，故電容器的等效電路如圖2-7所示。70(2-8)(2-9)圖2-7射頻電容的等效電路71

例如，一個(gè)47pF的電容器，假設(shè)其極板間填充介質(zhì)為Al2O3，損耗角正切為10-4（假定與頻率無關(guān)），引線長度為1.25cm，半徑為0.2032mm，可以得到其等效電路的頻率響應(yīng)曲線如圖2-8所示。72圖2-8電容阻抗的絕對(duì)值與頻率的關(guān)系2.1.4電感在電子線路中常用的電感器一般是線圈結(jié)構(gòu)，在高頻率下也稱為高頻扼流圈。它的結(jié)構(gòu)一般是用直導(dǎo)線沿柱狀結(jié)構(gòu)纏繞而成，如圖2-9所示。73圖2-9在電感線圈中的分布電容和串聯(lián)電阻

導(dǎo)線的纏繞構(gòu)成電感的主要部分，而導(dǎo)線本身的電感可以忽略不計(jì)，細(xì)長螺線管的電感量為

(2-1)式中，r為螺線管半徑，N

為圈數(shù)，l為螺線管長度。在考慮了寄生旁路電容Cs

以及引線導(dǎo)體損耗的串聯(lián)電阻Rs

后，電感的等效電路圖如圖2-10所示。74圖2-10高頻電感的等效電路

例如，一個(gè)N=3.5的銅電感線圈，線圈半徑為1.27mm，線圈長度為1.27mm，導(dǎo)線半徑為63.5μm。假設(shè)它可以看做一細(xì)長螺線管，根據(jù)式(2-10)可求出其電感部分為L=61.4nH。其電容Cs

可以看做平板電容產(chǎn)生的電容，極板間距離假設(shè)為兩圈螺線間距離d=l/N=3.6×10-4mm，極板面積A=2alwire=2a(2πrN)，lwire

為繞成線圈的導(dǎo)線總長度，根據(jù)式(2-7)可求得Cs=0.087pF。導(dǎo)線的自身阻抗由式(2-1)可求得，即0.034Ω。于是可得圖2-10所示等效電路對(duì)應(yīng)的阻抗頻率特性曲線如圖2-11所示。75圖2-11電感阻抗的絕對(duì)值與頻率的關(guān)系76

由圖2-11中可以看出，這一銅電感線圈的高頻特性已經(jīng)完全不同于理想電感，在諧振點(diǎn)之前其阻抗升高很快，而在諧振點(diǎn)之后，由于寄生電容Cs

的影響已經(jīng)逐步處于優(yōu)勢(shì)地位而逐漸減小。772.2射頻/微波電路設(shè)計(jì)中Q值的概念

品質(zhì)因素Q

表示一個(gè)元件的儲(chǔ)能和耗能之間的關(guān)系,即從上節(jié)中元件的等效電路圖可以看出，金屬導(dǎo)線、電阻、電容和電感的等效電路中均包含儲(chǔ)能元件和耗能元件，其中電容、電感代表儲(chǔ)能元件，電阻代表耗能元件。由兩者的比值關(guān)系可以看出，元件的耗能越小，Q值越高。當(dāng)元件的損耗趨于無窮小，即Q

值無限大時(shí)，電路越接近于理想電路。在某些射頻/微波電路設(shè)計(jì)中，Q

值概念清晰，計(jì)算方便。782.3

傳輸線基本理論在射頻/微波頻段，工作波長與導(dǎo)線尺寸處在同一量級(jí)。在傳輸線上傳輸波的電壓、電流信號(hào)是時(shí)間及傳輸距離的函數(shù)。一條單位長度傳輸線的等效電路可由R、L、G、C

等四個(gè)元件組成，如圖2-12所示。79圖2-12單位長度傳輸線的等效電路80

假設(shè)波的傳播方向?yàn)椋珃

軸方向，由基爾霍夫電壓及電流定律可得下列傳輸線方程式：

此兩個(gè)方程式的解可寫成

U(z)=U+e-γz+U-eγz

I(z)=I+e-γz-I-eγz

81(2-11)(2-12)式中U+、Ｕ－、I+、I－分別是信號(hào)的電壓及電流振幅常數(shù)，而+、－分別表示沿+z、－z

軸的傳輸方向，γ

是傳輸系數(shù)，定義為波在z上任一點(diǎn)的總電壓及總電流的關(guān)系可由下列方程表示：82(2-13)(2-14)將式(2-12)代入式(2-14)，可得一般地，將上式定義為傳輸線的特性阻抗Z0，即當(dāng)R=G=0時(shí)，傳輸線沒有損耗，無耗傳輸線的傳輸系數(shù)γ及特性阻抗Z0

分別為83此時(shí)，傳輸系數(shù)為純虛數(shù)。大多數(shù)的射頻傳輸線損耗都很小，亦即R<<ωL

且G<<ωC，傳輸線的傳輸系數(shù)可寫成式中，α定義為傳輸線的衰減常數(shù)：其中Y0

定義為無耗傳輸線的特性導(dǎo)納：

84（2-15）

2.4無耗傳輸線的工作狀態(tài)考慮一段特性阻抗為Z0

的傳輸線，一端接信號(hào)源，另一端則接上負(fù)載，如圖2-13所示。并假設(shè)此傳輸線無耗，且其傳輸系數(shù)γ=jβ

，則傳輸線上電壓及電流可以用下列二式表示：

U(z)=U+e-jβz+U-ejβz

I(z)=I+e-jβz-I-ejβz

85(2-16)圖2-13傳輸線電路862.4.1負(fù)載端（z=0處）情況 電壓及電流為

U=UL=U++U-

I=IL=I+-I-而Z0I+=U+，Z0I-=-U-，

式（2-17）可改寫成

可得負(fù)載阻抗為87(2-17)(2-18)(2-19)定義歸一化負(fù)載阻抗為其中ΓL

定義為負(fù)載端的電壓反射系數(shù)：88(2-20)(2-21)

當(dāng)ZL=Z0

或?yàn)闊o限長傳輸線時(shí)，ΓL=0，無反射波，是行波狀態(tài)或匹配狀態(tài)。當(dāng)ZL

為純電抗元件或處于開路或者短路狀態(tài)時(shí)，|ΓL|＝1，全反射，為駐波狀態(tài)。當(dāng)ZL

為其他值時(shí)，0<|ΓL|≤1，為行駐波狀態(tài)。線上任意點(diǎn)的反射系數(shù)為

(2-22a)

定義駐波比VSWR和回波損耗RL為

89(2-22b)90行波狀態(tài)91駐波狀態(tài)92行駐波狀態(tài)2.4.2輸入端（z’=L處）情況反射系數(shù)Γ(z)應(yīng)改成輸入阻抗為

由上式可知：

(1)當(dāng)L→∞時(shí)，Zin→Z0。

(2)當(dāng)L=λ/2時(shí)，Zin=ZL。

(3)當(dāng)L=λ/4時(shí)，Zin=Z20/ZL。93(2-23)(2-24)2.5

有耗傳輸線的工作狀態(tài)

有耗傳輸線的傳輸系數(shù)γ=α+jβ

為復(fù)數(shù)，輸入端電壓反射系數(shù)Γ(-L)應(yīng)改成

Γ(-L)=ΓLe-2γL(2-25)

而輸入阻抗則改成94(2-26)2.6史密斯圓圖

阻抗與反射系數(shù)是傳輸線上兩個(gè)重要的電特性參數(shù)。數(shù)學(xué)公式上的聯(lián)系可以簡(jiǎn)化為圖解法。史密斯圓圖是將歸一化阻抗（z=r+jx）的復(fù)數(shù)半平面（r>0）變換到反射系數(shù)為1的單位圓（|Γ|=1）內(nèi)。已知一點(diǎn)的阻抗或反射系數(shù)，用史密斯圓圖能方便地算出另一點(diǎn)的歸一化阻抗值和對(duì)應(yīng)的反射系數(shù)。史密斯圓圖概念清晰，使用方便，廣泛用于阻抗匹配電路的設(shè)計(jì)中。隨著近年來電子版圓圖的普及，使得史密斯圓圖得到了大量應(yīng)用。95用途：解決傳輸線、阻抗匹配等問題極為有用的圖形工具,表示在反射系數(shù)平面上。由前節(jié)知識(shí)可得出96(2-27)(2-28)(2-29)等電阻圓等電抗圓將兩組圓圖重疊起來就是阻抗圓圖。阻抗圓圖內(nèi)任一點(diǎn)的阻抗值及其對(duì)應(yīng)的反射系數(shù)可方便地讀出。97圖2-14等電阻圓圖2-15等電抗圓等電阻圓的外邊界R=0正電阻的圓均在圓圖以內(nèi)，負(fù)電阻的圓均落在圓圖外部。負(fù)阻的概念在振蕩器的研究中很有用。將兩組圓圖重疊起來就是阻抗圓圖。阻抗圓圖內(nèi)任一點(diǎn)的阻抗值及其對(duì)應(yīng)的反射系數(shù)可方便地讀出。98圖2-14等電阻圓等電阻圓的外邊界R=0正電阻的圓均在圓圖以內(nèi)，負(fù)電阻的圓均落在圓圖外部。負(fù)阻的概念在振蕩器的研究中很有用。所有的圓有且僅有一個(gè)交叉點(diǎn)，為(1,0)；零電阻(R=0)的圓是圓圖中一個(gè)最大的圓；無窮大電阻的圓將縮小為一個(gè)位于(1,0)的點(diǎn)；沒有負(fù)電阻，如果出現(xiàn)，則將出現(xiàn)可能產(chǎn)生振蕩的情形；不同的電阻值對(duì)應(yīng)相應(yīng)的不同的等電阻圓，根據(jù)電阻值選擇相應(yīng)的等電阻圓。a.Smith圓圖的基本構(gòu)成99等駐波比曲線圖為基底100套覆阻抗圖歸一化阻抗坐標(biāo)101歸一化導(dǎo)納坐標(biāo)阻抗坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)180度102波長數(shù)（短路始，向電源）波長數(shù)（短路始，向負(fù)載）反射系數(shù)相位（與x軸夾角，度數(shù)）電阻值電抗值駐波比103讀圖能力104點(diǎn)到點(diǎn)的變換——物理意義b.Smith圓圖的求解

1051

已知阻抗，求導(dǎo)納(或逆問題)2已知阻抗求反射系數(shù)和（或逆問題）3已知負(fù)載阻抗和求輸入阻抗4已知駐波比和最小點(diǎn),求c.Smith圓圖的基本功能

106一一對(duì)應(yīng)2.7

微帶線的理論和設(shè)計(jì)2.7.1各種傳輸線介紹常見的傳輸線有同軸線、微帶線、帶狀線、矩形波導(dǎo)、圓波導(dǎo)等，如圖2-16所示。前述傳輸線理論、工作狀態(tài)分析、圓圖計(jì)算方法都可用于這些不同形式的傳輸線。由于材料和結(jié)構(gòu)的不同，每種傳輸線的傳播常數(shù)不同。所以，傳播常數(shù)的計(jì)算是各種傳輸線研究的核心內(nèi)容。107圖2-16常用射頻/微波傳輸線108毫米波傳輸線主模TEM模同軸線的變形特性阻抗雙導(dǎo)線的變形準(zhǔn)TEM模MMIC非TEM模幾何對(duì)稱性傳輸線的定義廣義：能夠引導(dǎo)電磁波能量沿著一定方向傳輸?shù)慕橘|(zhì)。狹義：一種線狀結(jié)構(gòu)的介質(zhì)，且其橫向尺寸遠(yuǎn)小于工作波長金屬傳輸線要求？ 傳輸效率要盡可能高即傳輸損耗要盡可能小、帶寬要盡可能寬、工作特性穩(wěn)定、成本低。金屬傳輸線在不同頻率范圍內(nèi)使用時(shí)，其傳輸特性不同，需要分別采用不同種類的傳輸線來適應(yīng)不同場(chǎng)合。任何一種傳輸線，其信號(hào)能量的傳播都是以電磁波的形式進(jìn)行的。電磁波的波型又稱為模式，是指能夠獨(dú)立存在的一種電磁波分布或電磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)。平面波的電磁波型分類TE波：橫電波，這種波的Ez=0，其電場(chǎng)分量都在橫截面上，但有Hz≠0。TM波：橫磁波，這種波的Hz=0，其磁場(chǎng)分量都在橫截面上，但有Ez≠0。TEM波：橫電磁波，即無Ez分量又無Hz分量。電場(chǎng)、磁場(chǎng)分量都在橫截面上。金屬傳輸線的種類:

(a)平行雙導(dǎo)線(b)同軸線(c)帶狀線(d)微帶

(e)矩形波導(dǎo)(f)圓形波導(dǎo)(g)脊形波導(dǎo)(h)橢圓波導(dǎo)金屬傳輸線分類、使用頻段和用途

按傳輸導(dǎo)行電磁波（導(dǎo)波）分類：1.TEM模(波)(含準(zhǔn)TEM模傳輸線)金屬傳輸線有平行雙導(dǎo)線、同軸線、微帶傳輸線等。(1)平行雙導(dǎo)線是最簡(jiǎn)單的TEM波線平行雙導(dǎo)線特點(diǎn)：隨著傳輸TEM波的頻率增高時(shí)，輻射損耗會(huì)急劇增加。該傳輸線只適合于千米波、米波的低頻段。(2)同軸線

可消除電磁輻射，用于分米波的高頻段至10厘米波段。主要優(yōu)點(diǎn)是工作頻帶寬，適合頻帶較寬的信號(hào)傳送。（也傳輸TE、TM波）(3)帶狀線

由雙接地板中間夾有一導(dǎo)體帶構(gòu)成，導(dǎo)體帶與雙接地板之間是固體介質(zhì)或空氣。帶狀線可以看成由同軸線演變而來，適合做1GHz以上的高性能無源帶狀元件，如濾波器、耦合器等。同軸線到帶狀線的演變（4）微帶傳輸線：是微波集成電路的主要組成部分，微帶線它由介質(zhì)基片上的導(dǎo)體帶與底面上金屬接地板構(gòu)成。它也可以看成由平行雙導(dǎo)線演變而來。廣泛用于1GHz以上制作各種集成微波元器件。平行雙導(dǎo)線向微帶的演變2.傳輸TE模(波)和TM模(波)的

金屬波導(dǎo)傳輸線傳輸線有：矩形波導(dǎo)、圓波導(dǎo)、橢圓波導(dǎo)、脊形波導(dǎo)等特點(diǎn):金屬波導(dǎo)傳輸線是將電磁波束縛在管內(nèi)傳輸?shù)?。適用于高頻（厘米、分米波段）傳輸金屬波導(dǎo)作為傳輸線:因電磁波全封閉金屬波導(dǎo)管內(nèi)，則其輻射極微。因波導(dǎo)是空心的沒有內(nèi)導(dǎo)體，波導(dǎo)的擊穿強(qiáng)度很高，可傳大功率微波信號(hào)。波導(dǎo)壁面積大，高頻電流的趨表面熱損耗小。在平行雙導(dǎo)線中傳輸?shù)男胁▽儆赥EM波，而在金屬波導(dǎo)中不存在TEM波，只需討論TE、TM波。同軸線對(duì)在低頻時(shí)傳輸?shù)牟ㄊ荰EM波，在高頻時(shí)既有TEM波又有TE和TM波。帶狀線、微帶線傳輸?shù)闹髂Ｊ荰EM波，同樣還有TE、TM波存在。2.7.2微帶線微帶線是一種準(zhǔn)TEM波傳輸線，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，計(jì)算復(fù)雜。由于各種設(shè)計(jì)公式都有一定的近似條件，因而很難得到一個(gè)理想的設(shè)計(jì)結(jié)果，但都能夠得到比較滿意的工程效果。加上實(shí)驗(yàn)修正，便于器件的安裝和電路調(diào)試，產(chǎn)品化程度高，使得微帶線已成為射頻/微波電路中首選的電路結(jié)構(gòu)。目前，微帶傳輸線可分為兩大類：一類是射頻/微波信號(hào)傳輸類的電子產(chǎn)品，這一類產(chǎn)品與無線電的電磁波有關(guān)，它是以正弦波來傳輸信號(hào)的，如雷達(dá)、廣播電視和通信；另一類是高速邏輯信號(hào)傳輸類的電子產(chǎn)品，這一類產(chǎn)品是以數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)?，同樣也與電磁波的方波傳輸有關(guān)，這一類產(chǎn)品開始主要應(yīng)用在計(jì)算機(jī)等中，現(xiàn)在已迅速推廣應(yīng)用到家電和通信類電子產(chǎn)品上了。120微帶線基本設(shè)計(jì)參數(shù)微帶線橫截面的結(jié)構(gòu)如圖2-17所示。相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)如下：(1)基板參數(shù)：基板介電常數(shù)εr、基板介質(zhì)損耗角正切tanδ、基板高度h和導(dǎo)線厚度t。導(dǎo)帶和底板（接地板）金屬通常為銅、金、銀、錫或鋁。

(2)電特性參數(shù)：特性阻抗Z0、工作頻率f0、工作波長λ0、波導(dǎo)波長λg

和電長度（角度）θ。

(3)微帶線參數(shù)：寬度W、長度L

和單位長度衰減量AdB。121圖2-17微帶線的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖122

構(gòu)成微帶的基板材料、微帶線尺寸與微帶線的電性能參數(shù)之間存在嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系。微帶線的設(shè)計(jì)就是確定滿足一定電性能參數(shù)的微帶物理結(jié)構(gòu)。相關(guān)計(jì)算公式如下。2.綜合公式已知傳輸線的電特性參數(shù)（Z0、θ），求微帶線的物理結(jié)構(gòu)參數(shù)（W、L、AdB）。123解:

其中：124高阻

Z0≥44-2εr

低阻

Z0＜44-2εr

窄帶寬帶1253.分析公式已知微帶線的物理結(jié)構(gòu)參數(shù)（W、L、AdB），求電特性參數(shù)（Z0、θ）。126解:127

寬帶

W≥3.3h

窄帶

W≤3.3h

高阻Z0≥44-2εr

低阻Z0＜44-2εr

4.微帶線的設(shè)計(jì)方法由上述綜合公式和分析公式可以看出：計(jì)算公式極為復(fù)雜。每一個(gè)電路的設(shè)計(jì)都使用一次這些公式是不現(xiàn)實(shí)的。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，使得這一過程變得相當(dāng)簡(jiǎn)單。微帶線設(shè)計(jì)問題的實(shí)質(zhì)就是求給定介質(zhì)基板情況下阻抗與導(dǎo)帶寬度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。目前使用的方法主要有：

(1)查表格。早期微波工作者針對(duì)不同介質(zhì)基板，計(jì)算出了物理結(jié)構(gòu)參數(shù)與電性能參數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，建立了詳細(xì)的數(shù)據(jù)表格。這種表格的用法步驟是：①按相對(duì)介電常數(shù)選表格；②查阻抗值、寬高比W/h、有效介電常數(shù)εe

三者的對(duì)應(yīng)關(guān)系，只要已知一個(gè)值，其他兩個(gè)就可查出；③計(jì)算，通常h

已知，則W

可得，由εe

求出波導(dǎo)波長，進(jìn)而求出微帶線長度。128(2)用軟件。許多公司已開發(fā)出了很好的計(jì)算微帶電路的軟件。如AWR的MicrowaveOffice、Txline、MicrostripLineCalculator，輸入微帶的物理參數(shù)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，就能很快得到微帶線的電性能參數(shù)，并可調(diào)整或優(yōu)化微帶線的物理參數(shù)。數(shù)學(xué)計(jì)算軟件Matlab或者M(jìn)athcad11具有很強(qiáng)的功能。只要寫入數(shù)學(xué)公式，就能完成計(jì)算任務(wù)。1295.微帶線的色散與頻率范圍微帶線參數(shù)是頻率相關(guān)的（即色散的）。如果頻率增加，則越來越多的電場(chǎng)集中在走線和地平面之間的區(qū)域。因此，特征阻抗和有效介電常數(shù)隨著頻率而增加。

由于色散效應(yīng)，使得不同頻率的信號(hào)分量按不同速度v進(jìn)行傳播。其中，是相速，即一個(gè)周期T的時(shí)間間隔內(nèi)電磁波傳播的距離為一個(gè)波長，c0是真空中的光速。隨著傳輸線長度的增加，寬帶信號(hào)（比如短脈沖）將表現(xiàn)出失真。

1305.微帶線的色散與頻率范圍

類似于同軸線，高于一定的截止頻率微帶線也能夠傳播高階模。高于該頻率，則表面波可以沿著介質(zhì)-空氣界面（表面波模）進(jìn)行傳播。因此，我們可以利用下面的公式來估計(jì)高階模的最低截止頻率。截止頻率是基片厚度h和相對(duì)介電常數(shù)的函數(shù)。我們可以從介質(zhì)平板波導(dǎo)的截止頻率出發(fā)來推導(dǎo)這個(gè)公式，即在兩個(gè)空氣半空間之間填充的厚度a=2h的介質(zhì)層。這兩個(gè)因素來自于微帶線地平面，它代表了平板波導(dǎo)的對(duì)稱面。在介質(zhì)平板中，波能夠沿著介質(zhì)-空氣接口的總反射曲折路徑進(jìn)行傳播。因此，我們能夠?qū)⒆畹头?準(zhǔn)TEM模的截止頻率寫為1315.微帶線的色散與頻率范圍例：在氧化鋁介質(zhì)（，）上的微帶線截止頻率近似為。高于此頻率，則會(huì)引起高階模的傳播，并帶來不需要的效應(yīng)。

132（微帶線的截止頻率）6.微帶線的衰減微帶線的衰減比波導(dǎo)、同軸線大得多，在構(gòu)成微帶電路元件時(shí)，應(yīng)考慮其影響。在忽略輻射損耗時(shí)，其衰減由導(dǎo)體衰減和介質(zhì)衰減構(gòu)成，導(dǎo)體衰減常數(shù)

和介質(zhì)衰減常數(shù)近似為其中，是導(dǎo)體的表面電阻。對(duì)于絕大多數(shù)微帶基片，導(dǎo)體損耗比介電損耗更為重要；然而，某些半導(dǎo)體基片可能除外。1337.微帶線常用材料如前所述，構(gòu)成微帶線的材料就是金屬和介質(zhì)，對(duì)金屬的要求是導(dǎo)電性能，對(duì)介質(zhì)的要求是提供合適的介電常數(shù)，而不帶來損耗。當(dāng)然，這是理想情況，對(duì)材料的要求還與制造成本和系統(tǒng)性能有關(guān)。

1)介質(zhì)材料高速傳送信號(hào)的基板材料一般有陶瓷材料、玻纖布、聚四氟乙烯、其他熱固性樹脂等。表2-1給出了微波集成電路中常用介質(zhì)材料的特性。就微帶加工工藝而言，這些材料有兩種實(shí)現(xiàn)方式：(1)在基片上沉淀金屬導(dǎo)帶，這類材料主要是陶瓷類剛性材料。這種方法工藝復(fù)雜，加工周期長，性能指標(biāo)好，在毫米波或要求高的場(chǎng)合使用。134(2)在現(xiàn)成介質(zhì)覆銅板上光刻腐蝕成印制板電路，這類材料主要是復(fù)合介質(zhì)類材料。這種方法加工方便，成本低，是目前使用最廣泛的方法，又稱微波印制板電路。135表2-1微波集成電路中常用介質(zhì)材料的特性136表2-2覆銅板基材的國內(nèi)外主要生產(chǎn)廠家1372)銅箔種類及厚度選擇目前最常用的銅箔厚度有35μm和18μm兩種。銅箔越薄，越易獲得高的圖形精密度，所以高精密度的微波圖形應(yīng)選用不大于18μm的銅箔。如果選用35μm的銅箔，則過高的圖形精度使工藝性變差，不合格品率必然增加。研究表明，銅箔類型對(duì)圖形精度亦有影響。目前的銅箔類型有壓延銅箔和電解銅箔兩類。壓延銅箔較電解銅箔更適合于制造高精密圖形，所以在材料訂貨時(shí)，可以考慮選擇壓延銅箔的基材板。1383)環(huán)境適應(yīng)性選擇現(xiàn)有的微波基材，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)要求的－55～＋125℃環(huán)境溫度范圍都沒有問題。但還應(yīng)考慮兩點(diǎn)，一是孔化與否對(duì)基材選擇的影響，對(duì)于要求通孔金屬化的微波板，基材z

軸熱膨脹系數(shù)越大，意味著在高低溫沖擊下，金屬化孔斷裂的可能性越大，因而在滿足介電性能的前提下，應(yīng)盡可能選擇z

軸熱膨脹系數(shù)小的基材；二是濕度對(duì)基材板選擇的影響，基材樹脂本身吸水性很小，但加入增強(qiáng)材料后，其整體的吸水性增大，在高濕環(huán)境下使用時(shí)會(huì)對(duì)介電性能產(chǎn)生影響，因而選材時(shí)應(yīng)選擇吸水性小的基材或采取結(jié)構(gòu)工藝上的措施進(jìn)行保護(hù)。1398.微帶線計(jì)算實(shí)例已知Z0=75Ω，θ=30°，f0=900MHz，負(fù)載為50Ω，計(jì)算無耗傳輸線的特性：反射系數(shù)ΓL，

回波損耗RL，電壓駐波比VSWR。輸入阻抗Zin，輸入反射系數(shù)Γin。(3)基板為FR4的微帶線寬度W、長度L

及單位損耗量AdB?；鍏?shù)：基板介電常數(shù)εr=4.5，損耗角正切tanδ=0.015，基板高度h=62mm，基板導(dǎo)線金屬銅，基板導(dǎo)線厚度t=0.03mm。140解：141(3)用MicrowaveOffice和Mathcad11都可以計(jì)算出微帶物理參數(shù)如下：

W=1.38mm

L=15.54mm

AdB=0.0057dB/m1422.8波導(dǎo)和同軸傳輸線簡(jiǎn)介2.8.1波導(dǎo)通常使用的是矩形波導(dǎo)，基本結(jié)構(gòu)尺寸是a×b的矩形橫截面，長度一般要大于幾個(gè)波長，如圖2-18所示。143圖2-18矩形波導(dǎo)一般情況下，矩形波導(dǎo)傳輸?shù)腍10

模，場(chǎng)方程為144電磁場(chǎng)只有三個(gè)分量，與y無關(guān)，說明三個(gè)分量在y

方向沒有變化。電場(chǎng)在x

方向呈正弦分布，在a/2處為最大值，電力線垂直于波導(dǎo)寬邊。磁場(chǎng)有x

和z

兩個(gè)方向，其中x方向在a/2處最大，z方向在a/2處最小，磁力線呈橢圓面形，與波導(dǎo)寬邊面平行。H10

模的電磁場(chǎng)沿z方向向λg/2內(nèi)的立體結(jié)構(gòu)就像一個(gè)“鳥籠”，如圖2-19

所示。用波導(dǎo)結(jié)構(gòu)做微波元件，必須搞清楚電磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)。145圖2-19矩形波導(dǎo)主模H10

的電磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)146

波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)氖巧⒉?，波?dǎo)內(nèi)的波長比自由空間波長大，為波導(dǎo)的尺寸選擇原則是，只有主模傳輸，有足夠的功率容量，損耗小，尺寸盡可能小。考慮這些因素，通常取a=0.7λ147

波導(dǎo)尺寸與信號(hào)的工作頻率有關(guān)，可以想象，波導(dǎo)a×b

一定，所能傳輸?shù)男盘?hào)只是一個(gè)頻率段。為了加工方便，連接規(guī)范，國家對(duì)波導(dǎo)a×b

有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，由銅材加工廠生產(chǎn)不同頻段的標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)波導(dǎo)元件，截短使用，進(jìn)行加工和表面處理。表2-3給出了波導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)頻段和尺寸。148表2-3波導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)頻段和尺寸1492.8.2同軸線同軸線廣泛應(yīng)用于射頻和微波低端，同軸線與微帶的連接很方便。一般地，同軸線分為三類：剛性同軸線，主要是空氣介質(zhì)的同軸元件和陶瓷類剛性介質(zhì)的同軸元件，這類元件尺寸比較靈活，由設(shè)計(jì)而定；軟同軸電纜，用于信號(hào)傳輸、系統(tǒng)連接和測(cè)試儀器，尺寸有國家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)；半剛性電纜，主要是系統(tǒng)連接，尺寸有國家標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)實(shí)際需要選用。同軸線的尺寸選擇原則是，只有主模TEM模傳輸，有足夠的功率容量，損耗小，尺寸盡可能小。尺寸的選擇就是決定內(nèi)導(dǎo)體外半徑a

和外導(dǎo)體內(nèi)半徑b

的值。按照這些條件可歸納不同用途的同軸線尺寸，由表2-4給出。150表2-4同軸尺寸選擇原則151

對(duì)于軟同軸電纜和半剛性電纜，其標(biāo)準(zhǔn)國內(nèi)外廠家均有手冊(cè)可參閱，這類電纜要和同軸接頭配套使用。152微波電路與系統(tǒng)第三講——匹配理論第3講匹配理論3.1基本阻抗匹配理論3.2集總參數(shù)匹配電路3.3微帶線型匹配電路3.4波導(dǎo)和同軸線型匹配電路3.5微波網(wǎng)絡(luò)參數(shù)154第3講匹配理論1553.1基本阻抗匹配理論3.2集總參數(shù)匹配電路3.3微帶線型匹配電路3.4波導(dǎo)和同軸線型匹配電路3.5微波網(wǎng)絡(luò)參數(shù)3.1基本阻抗匹配理論匹配電路的概念及意義1共軛匹配2行波匹配3156匹配電路的概念及意義在設(shè)計(jì)射頻電路匹配網(wǎng)絡(luò)時(shí)，主要考慮以下四個(gè)方面的要求：簡(jiǎn)單性帶寬可實(shí)現(xiàn)性可調(diào)節(jié)性匹配電路的功能是將一個(gè)阻抗ZL變換到另一個(gè)想要的阻抗Z0上去。匹配關(guān)系到系統(tǒng)的傳輸效率、功率容量和工作穩(wěn)定性等。從信號(hào)源到負(fù)載實(shí)現(xiàn)最大功率傳輸。減小線路反射，目的是減小噪聲干擾、提高信噪比。傳輸相同功率時(shí)線上電壓駐波系數(shù)最小，功率承受能力最大。157匹配電路的概念及意義1共軛匹配2行波匹配33.1基本阻抗匹配理論158共軛匹配負(fù)載ZL獲得最大傳輸功率的條件基爾霍夫定理得電路中電流159圖3-1信號(hào)源和負(fù)載連接電路負(fù)載Zin的電壓負(fù)載Zin上的平均功率Pin取最大值最大功率傳輸時(shí)，負(fù)載和信號(hào)源內(nèi)阻滿足共軛條件共軛匹配160匹配電路的概念及意義1共軛匹配2行波匹配33.1基本阻抗匹配理論161行波匹配

行波匹配：為使負(fù)載吸收全部入射功率而無反射波，應(yīng)使負(fù)載阻抗與傳輸線的特性阻抗相等。既要求信號(hào)源輸出最大功率，又要求達(dá)到行波匹配，必須保證兩個(gè)條件：信號(hào)源的內(nèi)阻抗Zg必須為實(shí)數(shù)且等于傳輸線的特性阻抗Z0（即信號(hào)源為匹配源時(shí)）；終端負(fù)載ZL也必須等于Z0；實(shí)際情況中很難同時(shí)滿足這兩個(gè)條件。162行波匹配163圖3-2傳輸系統(tǒng)匹配示意圖匹配概念匹配包括兩個(gè)方面?zhèn)鬏斁€與負(fù)載之間的匹配。信號(hào)源與負(fù)載之間的共軛匹配。需要注意：匹配的概念與匹配區(qū)域相關(guān)，以后將清楚看到，在匹配區(qū)域外，實(shí)際上是存在反射波的。164第3講匹配理論1653.1基本阻抗匹配理論3.2集總參數(shù)匹配電路3.3微帶線型匹配電路3.4波導(dǎo)和同軸線型匹配電路3.5微波網(wǎng)絡(luò)參數(shù)集總參數(shù)匹配電路L型匹配電路1Π型匹配電路2T型匹配電路3166L型匹配電路L型的匹配是最簡(jiǎn)單可行的匹配網(wǎng)絡(luò)。通過兩個(gè)電抗性的元件將負(fù)載阻抗ZL變換到需要的輸入阻抗Zin。167圖3-3L型匹配網(wǎng)絡(luò)的兩種結(jié)構(gòu)八種不同的電路結(jié)構(gòu)（1）168八種不同的電路結(jié)構(gòu)（2）169采用解析計(jì)算，求出元件的值解析計(jì)算法可以得到非常精確的結(jié)果，但是相對(duì)較為繁瑣。通過利用Smith圓圖作為圖解設(shè)計(jì)工具。Smith圓圖解法更為直觀，容易驗(yàn)證。L型匹配電路170解析法Smith圓圖解法L型匹配電路171解析法假設(shè)負(fù)載阻抗if在Smith阻抗圓圖阻值為1的圓之內(nèi)if在Smith阻抗圓圖阻值為1的圓之外172解析法173例題3.1已知負(fù)載阻抗為100+j10Ω，傳輸線特性阻抗為10Ω，工作頻率為600MHz，用解析法設(shè)計(jì)一個(gè)行波匹配下的L型匹配網(wǎng)絡(luò)，要求匹配網(wǎng)絡(luò)為低通型，給出L型匹配網(wǎng)絡(luò)具體結(jié)構(gòu)和元件的參數(shù)值。解：因?yàn)槠ヅ渚W(wǎng)絡(luò)為低通型，故我們采用如下L型匹配網(wǎng)絡(luò)。在行波匹配的條件下，需要將負(fù)載阻抗100+j10Ω變換到傳輸線特性阻抗10Ω。假設(shè)電容的導(dǎo)納為jB（B為正數(shù)），電感的阻抗為jX（X為正數(shù)），有174，得到聯(lián)立以上兩個(gè)方程，可以解得：其中求解出來的B和X應(yīng)該都為正數(shù)。將XL=10，RL=100，Z0=10帶入，在B為正數(shù)的情況下，可以求得：則有例3.1175L型匹配電路解析法Smith圓圖解法176并聯(lián)或串聯(lián)電抗元件在圓圖上的表示1234預(yù)備知識(shí)1771.串電感4.并電容2.串電容5.串傳輸線3.并電感射頻

操178預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí)179例3.2：已知發(fā)射機(jī)在2GHz頻率點(diǎn)的阻抗是ZT=(150+j75)Ω。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)如圖所示的L形匹配網(wǎng)絡(luò)，使阻抗為ZA=(75+j15)Ω的天線能夠得到最大功率。特性阻抗75Ω，則發(fā)射機(jī)和天線的歸一化阻抗為:

zTzTzT由圖可得:

發(fā)射機(jī)加匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗ZM必須等于天線阻抗ZA的共軛復(fù)數(shù)。常規(guī)雙元件匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)例3.3：已知源阻抗ZS=(50+j25)Ω,負(fù)載阻抗ZL=(25-j50)Ω，傳輸線的特性阻抗為Z0

=50Ω，工作頻率f=2GHz。請(qǐng)利用Smith圓圖設(shè)計(jì)分立參數(shù)雙元件匹配網(wǎng)絡(luò)，并給出所有可能的電路結(jié)構(gòu)。預(yù)備知識(shí)182

圖3-4基本電路的輸出功率(a)基本電路;(b)輸出功率與阻抗比例的關(guān)系(3-1)當(dāng)k=1時(shí)，Po得到最大值預(yù)備知識(shí)183

圖3-4基本電路的輸出功率(a)基本電路;(b)輸出功率與阻抗比例的關(guān)系當(dāng)k=1時(shí)，Po得到最大值一個(gè)給定的信號(hào)源，當(dāng)負(fù)載電阻跟信號(hào)源內(nèi)阻相等時(shí)，負(fù)載可獲得最大輸出功率，這就是常說的阻抗匹配之一。預(yù)備知識(shí)阻抗變換：串聯(lián)元件轉(zhuǎn)換為并聯(lián)元件對(duì)于單一頻率點(diǎn)，變換前后阻抗保持不變，電路品質(zhì)因數(shù)保持不變電抗型元件，可表示電感或電容的阻抗值假設(shè)負(fù)載為純電阻特性，則可用以下幾個(gè)步驟完成L型匹配電路的設(shè)計(jì)184例題3.4有一個(gè)非理想電感線圈，其電感量10nH，串聯(lián)損耗電阻為2Ω，求：(1)工作在500MHz下的QC；(2)工作在500MHz時(shí)的并聯(lián)等效電路結(jié)構(gòu)。解：

185設(shè)計(jì)步驟步驟一：確定工作頻率、輸入阻抗及輸出阻抗。步驟二：電路共軛匹配時(shí)186步驟三：判別設(shè)計(jì)步驟187步驟四：if選擇LS-CP低通型CS-LP高通型orLSCPCSLP設(shè)計(jì)步驟188步驟五：if選擇CP-LS低通型LP-CS高通型orLSCPCSLP設(shè)計(jì)步驟189例題3.5已知信號(hào)源內(nèi)阻抗為50Ω，信號(hào)頻率為500MHz，負(fù)載阻抗為250Ω，設(shè)計(jì)信號(hào)源和負(fù)載之間的L型匹配網(wǎng)絡(luò)，使得負(fù)載吸收的功率達(dá)到最大。要求匹配網(wǎng)絡(luò)為低通型，給出L型匹配網(wǎng)絡(luò)具體結(jié)構(gòu)和元件的參數(shù)值。解：為使負(fù)載吸收的功率最大，信號(hào)源處應(yīng)該是共軛匹配，應(yīng)把負(fù)載阻抗250Ω變換到50Ω，低通型匹配網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)如下：190電路的品質(zhì)因數(shù)有以下等式成立求得：例題3.5191拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)的選擇標(biāo)準(zhǔn)：匹配電路元件值容易實(shí)現(xiàn)考慮頻率響應(yīng)、直流偏置、穩(wěn)定性L型匹配網(wǎng)絡(luò)均是由電感或電容的串聯(lián)或并聯(lián)形式構(gòu)成，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)可能是低通、高通響應(yīng)。拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)的選擇192匹配網(wǎng)絡(luò)的性能匹配網(wǎng)絡(luò)只能在某一個(gè)頻點(diǎn)f0上實(shí)現(xiàn)良好的匹配，若工作頻率偏離該頻點(diǎn)將導(dǎo)致匹配惡化。匹配網(wǎng)絡(luò)可以是諧振頻率為f0的諧振電路，匹配網(wǎng)絡(luò)也因此可以用有載品質(zhì)因數(shù)QL來描述，其量值等于諧振頻率f0與3dB帶寬(BW)的比值：Q值越高，匹配電路的帶寬越窄；Q值越低，匹配電路的帶寬越寬例：已知信號(hào)中心頻率為800MHz，采用的匹配網(wǎng)絡(luò)最大品質(zhì)因數(shù)為5，則電路的帶寬為160MHz。193194L網(wǎng)路的局限性：RS和RL確定Q值確定可能會(huì)不滿足濾波性能的指標(biāo)可采用三個(gè)電抗元件組成的Π和T型網(wǎng)絡(luò)L型匹配電路1Π型匹配電路2T型匹配電路3集總參數(shù)匹配電路195Π型匹配電路П型匹配電路比使用兩個(gè)元件的L型匹配網(wǎng)絡(luò)增加一個(gè)節(jié)點(diǎn)，從而使匹配電路的品質(zhì)因數(shù)可調(diào)。196197П型匹配電路RS經(jīng)L1C1向右變換為中間的假想電阻RinterRinter<RSRL經(jīng)L2C2向左變換為中間的假想電阻RinterRinter<RL圖3-24198П型匹配電路199П型匹配電路的設(shè)計(jì)步驟如下（以Rs＜RL為例）：步驟一:確定工作頻率fc、負(fù)載Q值、輸入阻抗Rs及輸出阻抗RL,并求出RH=max(Rs,RL)。步驟二：根據(jù)圖3-10(a)中所示及下列公式計(jì)算出Xp2、Xs2、Xp1及Xs1：(3-20)

(3-21)

200步驟三:依據(jù)電路選用元件的不同，可有四種形式，如圖所示。例3.6設(shè)計(jì)一個(gè)工作中心頻率為600MHz，帶寬為200MHz的Π型阻抗變換器，將負(fù)載阻抗150Ω變換到100Ω。給出Π型阻抗變換器具體結(jié)構(gòu)和元件的參數(shù)值。解：選用Π型阻抗變換器的具體結(jié)構(gòu)如下：電路的負(fù)載Q值為負(fù)載和信號(hào)源均下變換到的電阻值為201有以下等式成立：得到：有以下等式成立：得到：例3.6202例3.7設(shè)計(jì)一個(gè)工作中心頻率為600MHz，帶寬為200MHz的Π型阻抗變換器，將負(fù)載阻抗300Ω變換到150Ω。給出Π型阻抗變換器具體結(jié)構(gòu)和元件的參數(shù)值。解：選用Π型阻抗變換器的具體結(jié)構(gòu)如下：電路的負(fù)載Q值為負(fù)載和信號(hào)源均下變換到的電阻值為203有以下等式成立：得到：有以下等式成立：得到：例3.7204集總參數(shù)匹配電路L型匹配電路1Π型匹配電路2T型匹配電路3205T型匹配電路T型匹配網(wǎng)絡(luò)(T-typeMatchingNetwork)比使用兩個(gè)元件的L型匹配網(wǎng)絡(luò)增加了一個(gè)節(jié)點(diǎn)，從而使匹配電路的品質(zhì)因數(shù)可調(diào)。206207T型匹配電路T型匹配電路與L型匹配電路的分析設(shè)計(jì)方法類似。下面僅以純電阻性信號(hào)源和負(fù)載(且Rs＜RL)為例介紹基本方法。

208

步驟一:確定工作頻率fc、負(fù)載Q值、輸入阻抗Rs及輸出阻抗RL,并求出Rsmall=min(Rs,RL)。

步驟二：依據(jù)圖3-8(a)所示的T型匹配電路,按下列公式計(jì)算出Xs1、Xp1、Xp2及Xs2。

(3-18)

(3-17)

209步驟三:根據(jù)電路選用元件的不同,可有四種形式,如圖3-8(b)、(c)、(d)、(e)所示。其中電感及電容值的求法如下：

(3-19)

圖3-5T型匹配電路及其具體形式例3.5設(shè)計(jì)一個(gè)工作中心頻率為1GHz，帶寬為200MHz的T型阻抗變換器，將負(fù)載阻抗50Ω變換到200Ω。給出T型阻抗變換器具體結(jié)構(gòu)和元件的參數(shù)值。解：選用T型阻抗變換器的具體結(jié)構(gòu)如下：電路的負(fù)載Q值為負(fù)載和信號(hào)源均上變換到的電阻值為210有以下等式成立：得到：有以下等式成立：得到：例3.5211第3講匹配理論2123.1基本阻抗匹配理論3.2集總參數(shù)匹配電路3.3微帶線型匹配電路3.4波導(dǎo)和同軸線型匹配電路3.5微波網(wǎng)絡(luò)參數(shù)第3講匹配理論2133.1基本阻抗匹配理論3.2集總參數(shù)匹配電路3.3微帶線型匹配電路3.4波導(dǎo)和同軸線型匹配電路3.5微波網(wǎng)絡(luò)參數(shù)并聯(lián)型微帶匹配電路13.3微帶線型匹配電路214串聯(lián)型微帶匹配電路2215并聯(lián)型微帶匹配電路1串聯(lián)型微帶匹配電路23.3微帶線型匹配電路216并聯(lián)型微帶匹配電路1串聯(lián)型微帶匹配電路2微帶單枝節(jié)匹配電路微帶雙枝節(jié)匹配電路3.3微帶線型匹配電路217并聯(lián)型微帶匹配電路——單枝節(jié)匹配電路圖3-6單枝節(jié)匹配電路的基本結(jié)構(gòu)四個(gè)可調(diào)整參數(shù)：短截線的長度ls和特性阻抗Z0s，傳輸線的長度lL和特性阻抗Z0L；四個(gè)參數(shù)的合理組合，可以實(shí)現(xiàn)任意阻抗之間的匹配；Z0s和Z0L均取為Z0，通過調(diào)整長度實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。先并后串先串后并短路短截線和開路短截線開路點(diǎn)短路點(diǎn)復(fù)習(xí)——終端開路/短路時(shí)傳輸線阻抗特性周期是λ/2復(fù)習(xí)——終端開路/短路時(shí)傳輸線阻抗特性(1)傳輸線終端短路時(shí)，輸入阻抗為等價(jià)電容等價(jià)電感等價(jià)開路復(fù)習(xí)——終端開路/短路時(shí)傳輸線阻抗特性(2)傳輸線終端開路時(shí)，輸入阻抗為等價(jià)電容等價(jià)短路等價(jià)電感221并聯(lián)型微帶匹配電路——單枝節(jié)匹配電路圖3-6單枝節(jié)匹配電路的基本結(jié)構(gòu)并聯(lián)先并后串先串后并1.串電感4.并電容2.串電容5.串傳輸線3.并電感射頻

操222并聯(lián)元件用導(dǎo)納計(jì)算比較方便。利用歸一化導(dǎo)納與電流反射系數(shù)的關(guān)系可以構(gòu)造導(dǎo)納圓圖。阻抗和導(dǎo)納互為倒數(shù)的關(guān)系，利用這種關(guān)系可以把阻抗圓圖看成導(dǎo)納圓圖。223復(fù)習(xí)——導(dǎo)納圓圖相關(guān)公式224類比在ΓI平面上的映像曲線圓與史密斯圓圖完全一樣，稱其為導(dǎo)納圓圖。導(dǎo)納圓圖和阻抗圓圖的對(duì)應(yīng)關(guān)系導(dǎo)納圓圖阻抗圓圖同一張圓圖既可作阻抗圓圖用，也可以作導(dǎo)納圓圖用。具體