实验报告4：传输线上的波

z
)
（2） 行波系数和驻波系数
为了定量描述传输线上的行波分量和驻波分量，引入驻波系数和行波系数。
b
传输线上最大电压(或电流)与最小电压(或电流)的比值，定义为驻波系数或驻波比，表示为
| U |max | I |max | U |min | I |min
驻波系数和反射系数的关系可导出如下
2
表示为瞬时值形式为
i( z , t )

Re[ I (z)e
j t
]
|
I
2
|
cos(t

z
2 )
● 驻波状态：入射波和反射波叠加形成驻波，传输线工作在全驻波状态。
在 ZL=0，ZL=∞，或者 ZL=±jXL 时，都有| |=1
以 ZL=0 为例来分析传输线工作在全驻波状态时的特征。此时，
z0
表示为瞬时值形式（Z0 为实数时）
u(z, t)

2
|
U
2
|
sin(z)
cos(t

2

2
)
●混合波状态：传输线上同时存在入射波和反射波，两者叠加形成混合波状态，对于无耗线，线上的
电压、电流表示式为
U (z)
U 2e j z
U 2e j z

U
2
e
j

U2 I2Z0 2Z0
ez

I
2
ez
a
对于无损耗线 j ,则
U (z)
U 2e jz
|
U
2
|
e e ji jz
I (z)

I2e jz
|
I
2
|
e
e ji
jz
式中的

2
是U
2
的初相角．因
ZL=Z0
是纯电阻，故此处的

2=

K |U|min | I |min |U|max | I |max
显然
K 1 1 | 2 | 1 | 2 |
（3） 反射系数
传输线上某点的反射波电压与入射波电压之比定义为该点处的反射系数，即
(
z)

U U

( (
Z Z
) )
按反射系数定义可得 (z) 2e2 z | 2 | e e e 2 z j2 z j 2 ，
损耗 L。利用关系 L=－20Lg| |和 (1 | 2 |) /(1 | 2 |) 即可决定反射系数| |和驻波比 。
图 1-3 反射测量电桥测量结果示意图
e
四、结果分析与实验报告
● 由测得的驻波分布曲线决定微带传输线的工作波长。
● 上述微带传输线的工作波长与由 c / f 算出的波长不相同；
7 1 -21 22 723.8
9 -3 -24 21 932.7
反射系数 Γ 驻波比 S
0.0032 0.1820 0.1470 0.1230 1.0064 1.4450 1.3450 1.2800
0.1000 1.2220
0.1470 0.1120 1.3450 1.2520
f
● 利用实验数据通过公式计算出驻波比和反射系数等参数，如下图。 ● 对不同频率下的驻波分布进行比较分析并完成实验报告。
开路 (无负载) 短路（有负载）
L f/MHz
1
2
0
-1
-50
-28
50
27
105.6 212.6
3 2 -22 24 310.5
4 -1 -23 22 412.5
5 0 -20 20 512.3
z


2U
2
e
j
z

U
2
e
j
z

22U
2
e j z
e jz 2

2U 2e j z

U
2
e
j
z
(1


2
)

2
2U
2
cos(
z)
I (z)

I
2
e
jz

I
2
e

jz
=
I
2
e
j
z
(1


2
)

j
2
2
I
2
sin(
●改变 AT-801D 频率合成信号发生器的输出频率为 800MHz，再重复进行驻波分布测试。
●用反射测量电桥来测量反射损耗，按图 1-2 连接好实验装置
AT5011
跟踪发生器
频谱分析仪
AT-TQQ-1 反射测量电桥
AT-DTZ-10
Z
终端负载
图 1-2 用反射测量电桥来测量反射损耗
● ATTQQ1 反射测量电桥的测量端，首先不接负载(开路)，用 AT6030 测量并记录曲线 1 数据，然后 接终端负载，用 AT6030 测得曲线 2，如图 1-3 所示。两曲线的差值 d(按 10dB／格读数)即代表反射
dLeabharlann ●微带传输线模块测量端开路（不接负载)。 ●把 AT5011 设置成为：CENTER FREQUENCY=1000MHz，SPAN=1MHz，参考电平-30dBm，在保 证信号不超出屏幕顶端的情况下，参考电平越小越好，尽量使信号谱线的峰值显示在屏幕的第一格和 第二格之间。 ●AT-801D 频率合成信号发生器设置为输出频率 1000MHz 和最小衰减量。 ●如图 1－1 连接，逐次移动探头。记录探头位置刻度读数和频谱分析仪读数，必要时可调节信号发生 器的输出功率或频谱分析仪的参考电平。
2 1,
U
2

2U
2

U
2
|
U
2
| e j(i )
U
(z)

U
2
e
jz

U
2
e

jz

U
2
(e
jz
e jz )
j
2
|
U
2
| e j(2 ) sin(z)
同样
I(z)

2
|
U
2
|
e j(2 )
cos(z)
二、实验原理
对于具有分布参数的均匀传输线，采用分布参数电路分析方法，即把传输线作为分布参数电路处 理，得到传输线的单位长度电阻、电感、电容和电导组成的等效电路，然后根据基尔霍夫定律导出传 输线方程。从传输线方程的解进而研究波沿给定传输线传播的全部特性。当传输信号的波长远大于传 输线的长度时，有限长的传输线上各点的电流(或电压)的大小和相位与传输线长度可以近似认为相同， 就不显现分布参数效应．可作为集中参数电路处理。但当传输信号的波长与传输线长度可以比拟时， 传输线上各点的电流(或电压)的大小和相位均不相同．显现出电路参数的分布效应，此时传输线就必须 作为分布参数电路处理。
其中
2
|
ZL ZL

Z0 Z0
| ei 2
称为传输线的终端反射系数。
下面说明如何利用传输线上的电压分布测量波长。采用的方法称为驻波分布法，传输线终端短路(或 开路)时．传输线上形成纯驻波．移动测量探头测出两个相邻驻波最小点之间的距离．即可求得波长。 对空气绝缘的同轴系统，上述方法测出的波导波长就是工作波长，如果是有介质绝缘的同轴系统或微
（1）传输线的工作状态
传输线的工作状态取决于传输线终端所接的负载。有三种状态。 ●行波状态：传输线上无反射波出现，只有入射波的工作状态。
当传输线终端负载阻抗等于传输线的特性阻抗，即 ZL=Z0 时，线上只有入射波（反射系数为零)。 此时
U (z)

U2
I2Z0 2
ez
U2ez
I (z)
电路参数沿线均匀分布的传输线称为均匀传输线。若均匀传输线的始端接信号源 E s ，终端接负载
Z L ，由于传输线是均匀的，故可在线上任一点处取线元 dz 来研究。另外，因线元 dz 远小于波长，可 把它看成集中参数电路，用串联阻抗 Zl=R1+j L1 和并联导纳 Y1=Gl 十 j C1 组成的集中参数电路等效。
电子科技大学中山学院学生实验报告
班级：11 电信 A 班 实验名称： 传输线上的波 成绩：
姓名：黄林杰 教师签名：
课程名称：微波与射频技术实验教程 学 号： 实验时间： 2014 年 3 月 20 号 批改时间：
一、实验目的
●用频谱分析仪测量传输线上电磁波的频率和波长。 ●测量驻波信号的波腹、波节、反射系数、驻波比。
带系统．这样测出的波长是波导波长，要根据波导和工作波长之间的关系进行换算。
c
三、实验内容与测试
本实验用微带传输线模块模拟测量线。利用驻波测量技术测量传输线上的波，可以粗略地观察波 腹、波节和波长。有条件的可以使用反射测量电桥以较精确地测量反射损耗。
（1） 实验仪器设备
●微带传输线模块 ●AT-801D 频率合成信号发生器 ●AZ530—E 电场探头 ●AT-6030 频谱分析仪 ●ATTQQ1 反射测量电桥 ●ATDTZl0 终端负载
U(z) U (z) U (z) U (z)[1 (z)]
故得
|U|max
|
U
2
| (1
| 2
|)
， |U|min
|
U
2
| (1 |
2
|)
|U|max 1 | 2 | |U|min 1 | 2 |
行波系数定义为传输线上最小电压(或电流)与最大电压(或电流)的比值，即