微波技术基础实验指导书(3)

幅度、驻波比的形式显示测量参数，通过按下相应软键来选择要显示的测量格式。

5) 按下【marker】键就会在显示屏上的测试曲线上显示光标，对应显示屏的软

键菜单处会显示光标编号[1]、[2]、[3]、[4]、[5]，按下相应软键会显示对应编号的光标，默认会显示1号光标。通过旋转旋钮键就会移动光标的位置，而在显示屏右上角会显示光标对应位置的频率和测量值。而通过数字键输入频率值也可以确定光标的位置。

3. 微带传输线的基本结构

微带传输线目前是混合微波集成电路和单片微波集成电路使用最多的一种微波平面型传输线。它可用作光刻程序制作，且容易与其它无源微波电路和有源微波电路器件集成，实现微波部件和系统的集成化。

微带线可以看作是由双导线传输线演变而成的，如图2－1所示。实际的微带线结构如图2－2所示。导体带（其宽度为w，厚度为t）和接地板均由导电良好的金属材料（如银，铜，金）构成，导体带与接地板之间填充以介质基片，导体带与接地板的间距为h 。

图1－6 双导线演变成微带线

图1－7 微带线的结构及其场分布

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4. 微带传输线的参数

4.1 特性阻抗

若微带线是被一种相对介电常数为?r的均匀介质所完全包围着，并把准TEM模当作纯TEM模看待，并设L和C分别为微带线单位长度上的电感和电容，则特性阻抗为

z相速vp为

＝c1L＝ CvpCvp＝

1LC＝

v0

?r但实际上的微带线是含有介质和空气的混合介质系统，因此不能直接套用上面的公式求特性阻抗。为了求出实际的微带线的特性阻抗zc和相速度vp，而引入了等效相对介电常数的概念。如果微带线的结构现状和尺寸不变，当它被单一的空气介质所包围着时，其分布电容为C0。实际微带线是由空气和相对介电常数为?r的介质所填充，它的电容为C1，那么，等效相对介电常数?re的定义为

?re＝

C1

C0这样，实际微带线的特性阻抗即可表示为

zz0c＝cz0c?re

为在同样形状和结构尺寸的情况下，填充介质全部是空气时微带线的特性阻

抗

z0＝c1v0C0

我们假定已成形的导体的厚度t与基片厚度h相比可以忽略h（th?0.005）。

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这种情况下，我们能够利用只与线路尺寸（w 和h）和介电常数?r有关的经验公式。对于窄带微带线当w/h?1时，我们得到特性阻抗：

zc ≈

60?reIn（

8hw?） w4h对于宽线w/h?1时，我们必须采用不同的特性阻抗表达式：

z ≈ c120π?whh??2.42?0.44??re?(1?)?hww??6

为了求出填充其他介质时微带线的特性阻抗zc，还应知道等效相对介电常数?re。其表达式即：

?re?r＋1＋?r－1 ≈

210h （1?）2w－1/24.2 电压反射系数

电压反射系数Г0，它表示反射与入射电压波之比：

－VZL?Z0Г0＝??VZL?Z0

ZL为负载，Z0为传输线特性阻抗。

4.3 驻波比

为了量化失配度，一般习惯于引入驻波比（SWR），SWR是最大电压（或电流）与最小电压（或电流）之比，其表达式为：

SWR?1??1??

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5. 微带传输线接不同类型负载时的工作状态

5.1端接负载无耗传输线的输入阻抗

传输线输入阻抗的表达式为：

ZL?jZ0tan(?d)

(d)?ZinZ0Z0?jZLtan(?d)我们可以利用上式分析负载阻抗ZL沿着特性阻抗Z0，长度为d的传输线是如何变换的，它已通过波数β考虑到了工作频率的影响，β能用频率和相速度或者波长表示，它们分别是??(2?f)/vp和??2?/?。

图1－8 传输线示意图

5.2 短路传输线：

假如ZL?0（负载相当于短路线），输入阻抗表达式可表示为：

Zin(d)?jZ0tan(?d)

我们注意到阻抗随着负载的距离增加而周期性变化。d?0阻抗等于负载阻抗，其值为零，随着距离d的增加，线路的阻抗为纯虚数，而数值随着增加。在此所在位置阻抗为正，表示线路呈现电感特性。当d达到1/4波长时，阻抗等于无穷大，这代表开路线情况。进一步增大距离，出现负的虚阻抗，它等效为电容特性。当d??/2时阻抗变为零，而当d??/2时则又重复一个新的周期。

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5.3 开路传输线：

假如ZL??，输入阻抗简化为：

Zin(d)??jZ0cot(?d)

可以看到，开路传输线的输入阻抗也是随着负载的距离增加而周期性变化的。类似于短路传输线，也可以对开路传输线进行周期性分析。 5.4 1/4波长传输线：

假如传输线是匹配的，ZL?Z0，可以看出，Zin(d)?Z0与线长无关。当

d??/2[或者更普遍的d??/2?m(?/2)，m?1,2,...]时，即

2???jtan(*)ZLZ0?2?

Zin(d??/2)?Z0ZL2??Z0?jZLtan(*)?2换句话说，假如传输线的长度正好等于半波长，则输入阻抗等于负载阻抗，而与特性阻抗Z0无关。

我们将传输线的长度缩短到d??/4[或d??/4?m(?/4)，m?1,2,...]，可得：

2??ZL?jZ0tan(*)2Z0?4 ?Zin(d??/4)?Z02??ZLZ0?jZLtan(*)?4通过这一特性，可以通过选择线段，使一个实数负载阻抗与一个所希望的实数输入阻抗匹配，传输线的特性阻抗等于负载和输入阻抗的几何平均值。

Z0?ZLZin

由图2－3看出，此处Zin和ZL是已知阻抗，而Z0是由上式决定的。

三 实验设备及装置图

本次实验主要有两个内容，一是通过使用矢量网络分析仪AV3620测试RF

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