1.4传输线的传输功率、效率与损耗

1.4 传输线的传输功率、效率与损耗传输线传输功率效率与损耗

传输功率

本节要点

传输效率 损耗 功率容量

Decibels (dB)作为单位

功率值常用分贝来表示，这需要选择一个功率单位作为参考，常用的参考单位有1mW 和1W 。

如果用1mW 作参考，分贝表示为：

=)

mW (lg 10)dBm (P P 如1mW=0dBm 10mW=10dBm 1W=30dBm 0.1mW=−10dBm

如果1W 作参考，分贝表示为：

如1W=0dBW

10W=10dBW

0.1W=−10dBW

)

W (lg 10)dB (P P =

插入损耗

1.5 阻抗匹配

阻抗匹配具有三种不同的含义，分别是负载阻抗匹配、源阻抗匹配和共轭阻抗匹配。

抗匹配源阻抗匹配和共轭阻抗匹配

本节内容

三种匹配

阻抗匹配的方法与实现

1. 三种匹配(impedance matching)

入射波

射波

反射波Z 0

Z l

Z (1)g

负载阻抗匹配：负载阻抗等于传输线的特性阻抗。

此时传输线上只有从信源到负载的入射波，而无反射波。(2)源阻抗匹配：电源的内阻等于传输线的特性阻抗。()阻抗内阻等传输线特性阻抗

对匹配源来说，它给传输线的入射功率是不随负载变化的，负载有反射时，反射回来的反射波被电源吸收。

E g

Z g

Z in=Z g* E g

负载阻抗匹配Z l =Z 0 Z =Z 信号源阻抗匹配g 0 共轭阻抗匹配Z in =Z g *

匹配器1匹配器2

*g in Z

Z =Z in =Z 0

2. 阻抗匹配的实现方法

隔离器

或阻抗匹配

衰减器

负载匹配的方法：从频率上划分有窄带匹配和宽带匹配；

从实现手段上划分有λ/4阻抗变换器法、支节调配法。

(1) λ/4阻抗变换器匹配方法

此处接λ/4阻抗

变换器

l

R Z Z 001=Z Z =0

in

电容性负载

Z 0

若是l 1

λ/4

01Z Z =

电感性负载又如何？

Z 0

Z 0

Z 01ρ

R x =Z 0/ρ

Z i n =Z 0

(2) 支节调配法(stub tuning)

(2)(i)

支节调配器是由距离负载的某固定位置上的

并联或串联终端短路或开路的传输线（称之为支节）构成的。可分为单支节(single-stub)调配器、双支节(double-stub)调配器及多支节(p)调配器

(multiple-stub)调配器。

串联单支节匹配器

并联单支节匹配器

1

'l 1

max l A

B

Z 0

Z l

Z 0

B Z 0

2

l A ′

′

λ此处为第一波腹点

l

l φ1

max =

A

B

1

'l 1

min l ′

Y 0

Y 0

2

l A ′

B Y 0

λλ±=l 此输应此处为第一

波节点

4

41

min φπl 此处输入导纳应

(c)多支节调配(multiple-stub tuning)

单支节匹配的主要缺点是它仅能实现在点频上匹配，要展宽频带，可采用多支节结构来实现。

1.6 史密斯圆图及其应用

史密斯圆图（smith chart）是用来分析传输线匹配问题的有效方法，它具有概念明晰、求解直观、精配问题的有效方法它具有概念明晰求解直观精

度较高等特点，被广泛应用于射频工程中。

本节要点

史密斯圆图

史密斯圆图应用

1(f i ffi i i )

1.反射系数圆(reflection coefficient circles)

传输线上任意一点反射系数表达为()()()1

1in in +−=

Γz z z z z 传输线任射数

()()0Z z Z z z in in =为归一化输入阻抗。

为一复数极坐标形式为

φ

βφj )

2(j e

e

)(l z l l z Γ=Γ=Γ−Γ(z )为复数，极坐标形式为：于顺时针转动；反之，由电源向负载移动时，

时，反射系数经历一周。针转动。沿传输线每移动时，反射系数经历2/λ

为不值时反射系数圆图如

任一点与圆心连线的长度就是与该点相应的传输线上某点处的反射系

数的大小连线与的那段实轴间的夹角就是反射系数的幅角 当|Γl |为不同值时反射系数圆图如下。数的大小，连线与的那段实轴间的夹角就是反射系数的幅角。o

0=φ

对于任一个确定的负载阻抗的归一化值，都能在圆图中找到一个

与之相对应的点，它是传输线端接这一负载时计算的起点。

其起点为实轴左边的端点

°同心圆的半径表示反射系数的大小

（即φ=180处）

沿传输线移动的距离以波长

为单位来计量