传输线原理和功率测量
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=0dBW10W=10dBW0.1W=−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 0Z lZ (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 gZ gZ 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 ZZ =Z in =Z 02. 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lR Z Z 001=Z Z =0in电容性负载Z 0若是l 1λ/401Z Z =电感性负载又如何？Z 0Z 0Z 01ρR x =Z 0/ρZ 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。
传输线原理
传输线原理
传输线原理指的是在电信领域中，用来传输高频电信号的电缆或导线。
其基本原理是利用电磁波在导线或电缆中的传播特性来传输信号。
在传输线中，主要有两种模式的信号传播：差模模式和共模模式。
差模模式是指信号在两个导线之间以相反的极性传播，而共模模式是指信号以相同的极性在两个导线上共同传播。
传输线的传输特性主要包括电阻、电感、电容和导纳等参数。
电阻表示传输线中电流受到阻碍的程度，电感表示在传输信号时线路对磁场的反应，电容表示在线路上存储电荷的能力，导纳则表示电流与电压之间的关系。
在传输线中，信号的传输速度和衰减程度取决于传输线的特性阻抗。
如果输入端和输出端的特性阻抗相等，就可以实现信号的完美传输。
否则，会出现信号的反射和衰减现象。
为了保持信号的完整性，传输线中常采用匹配网络来匹配源和负载的阻抗。
匹配网络可以使信号在传输线中保持一致的特性阻抗，从而最大限度地减少信号的反射和衰减。
此外，传输线还会受到信号的串扰影响。
串扰是指传输线上的两个信号相互干扰，使得接收信号的质量下降。
为了减少串扰效应，可以采用屏蔽措施或增加信号之间的间隔。
总之，传输线原理是通过合理设计电路和选用合适的传输线，
使得高频信号能够在电路中稳定传输，减少信号衰减和串扰，确保信号的质量和完整性。
发射功率的测量方法
1 发射功率是无线电发射设备的主要技术指标，也是无线电管理部门需要检测的技术指标之一。
本文主要介绍几种发射功率的测量方法。
功率测量的基本知识１．１ 功率测量的理论分析 在直流和低频时，电压的测量是简单和直接的。
功率可以直接通过计算获得，Ｐ＝Ｖ＊Ｉ，由欧姆定律可知Ｖ＝Ｉ＊Ｒ，通过代换Ｖ或Ｉ，可得Ｐ＝Ｖ＊Ｉ ＝Ｉ２Ｒ＝ Ｖ２／Ｒ，只要知道Ｖ、Ｉ、Ｒ中任两个变量的值就可计算出功率值。
但在高频时，根据传输线原理可知，电压和电流可能随传输线的位置改变，如图１所示。
但功率是不变的，因此在射频和微波频率，大多数应用都采用直接功率测量，因为电压和电流测量已变得不现实。
１．２ 功率单位 功率的国际标准单位是瓦特（Ｗ），但在无线电通信领域，我图１ 高频电压随传输线位置改变52 中国无线电2005/92们常用的单位是分贝毫瓦ｄＢｍ 。
定义如下： ＰｄＢｍ＝１０Ｌｇ（Ｐ／Ｐ０） 式中，Ｐ是以毫瓦为单位的功率值；Ｐ０为１ ｍＷ的参考功率。
由上式可知：０ ｄＢｍ是１ ｍＷ。
根据对数基本性质，可得到一个简单导则是每３ ｄＢｍ功率加倍，每－３ ｄＢｍ功率减半。
每１０ ｄＢｍ为１０倍，每－１０ ｄＢｍ为１／１０。
例如＋２９ ｄＢｍ是多少？２９ ｄＢｍ＝（１０＋１０＋３＋３＋３）ｄＢｍ＝（１０＊１０＊２＊２＊２）ｍＷ＝８００ｍＷ，因此结果是８００ ｍＷ。
１．３ 功率的几种常用基本形式 平均功率是指在正常工作情况下，发信机在调制中以与所遇到的最低频率周期相比的足够长的时间间隔内，供给天线馈线的平均功率。
对于脉冲调制信号，则要在若干脉动重复上平均信号。
在所有功率测量中，平均功率是最常进行的测量。
峰功率是指最大瞬时功率。
平均功率和峰功率的关系，如图２所示。
对于射频脉冲信号，如果知道信号的占空比，就可从测量得到的平均功率按下列公式确定峰功率。
Ｐｐｅａｋ ＝ Ｐａｖｇ／占空比 发射功率的测量方法 目前我站配备的测量功率的仪器有德国Ｒ＆Ｓ公司的ＣＭＳ５４综测仪、ＦＳＰ３０频谱分析仪、ＮＲＴ功率计。
电路中的传输线理论与高频电路设计
电路中的传输线理论与高频电路设计在电路设计和高频通信领域，传输线理论是一个重要的概念。
传输线是用于在电路中传输信号的特殊导线结构，它们能够保持信号的高质量传输，并减少信号在传输过程中的失真和损耗。
本文将介绍传输线理论的基本原理，并探讨其在高频电路设计中的应用。
1. 传输线理论的基本原理传输线理论是基于电磁波传播的原理。
相比于简单的电缆或导线，传输线能够在高频信号传输过程中更好地保持信号的完整性。
其原理主要包括以下几个重要概念：1.1 行波特性传输线中的信号以行波的形式传播，而不是简单的电流或电压信号。
行波特性使得信号能够在传输线上快速传播，并减少由于信号的反射和干扰而引起的失真。
1.2 传输线参数传输线的参数包括特性阻抗、电感、电容和导纳等。
这些参数影响着传输线对信号的传输速度和阻抗匹配等特性。
1.3 反射和干扰传输线上的信号可能会产生反射和干扰，这会引起信号的失真和损耗。
传输线理论通过合理设计传输线的特性阻抗和终端阻抗，减少反射和干扰对信号的影响。
2. 传输线在高频电路设计中的应用传输线理论在高频电路设计中有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用场景：2.1 高频信号传输在高频电路中，如射频电路或微波电路中，传输线通常被用于传输高频信号。
由于传输线的特性，它能够有效地传输高频信号，并减少信号在传输过程中的失真和损耗。
2.2 信号匹配与阻抗匹配传输线的特性阻抗对于信号的匹配和阻抗匹配非常重要。
在高频电路设计中，传输线可以用于匹配信号源和负载之间的阻抗，以确保信号的高质量传输。
2.3 信号延迟和相位控制传输线能够在电路中引入延迟和控制信号的相位。
这在一些特定的高频电路设计中具有重要作用，比如时钟分配、数据同步等。
3. 设计优化与验证在高频电路设计中，传输线的设计需要考虑多个因素，如传播延迟、功率损耗、信号完整性等。
通过使用传输线理论，可以对传输线的参数和特性进行优化，并确保电路的性能满足设计要求。
4. 结论传输线理论是理解和设计高频电路中不可或缺的一部分。
传输线巴伦的原理设计、制作及测试
传输线平衡器（巴伦）的原理、设计、制作及测试一、平衡器（巴伦）的由来平衡器即Balancing Device，其主要作用是完成由单端传输（如：同轴线、微带线等）变换为差分传输（如：半波振子天线，推挽电路等）之间的变换，又称为平衡-不平衡变换器即Balance-Unbalance，英文将其合并缩写成一个新词Balun，音译为巴伦。
以下文中所提到的平衡器、平衡-不平衡变换器、巴伦，都是指这一类器件。
巴伦在无线电中有着广泛的用途，由于其原理结构多种多样，并且可以互相组合，使得许多朋友在自制巴伦时有无从下手的感觉，哪种结构适合？如何选择材料？如何计算制作参数？如何衡量巴伦的性能？对于我们业余爱好者，主要就是用在天线的馈电和高频功放中，完成平衡-不平衡及阻抗变换的作用，工作在短波1.8MHZ~30MHZ，并要求取材和制作容易。
结合我对巴伦的认识理解，认为传输线结构的巴伦，更适合短波通信，其性能好、取材方便、制作容易，但其理论不易理解，造成很多朋友将其搞成了磁耦合变压器结构，出现频带窄、功率容量小、驻波不平坦的问题，结果当然达不到传输线变换器的效果。
下面就我个人对传输线变换器的粗浅理解，简单描述一下做巴伦的情况，如需要更深入的了解可以参考有关文献资料，有不当之处，还请各位前辈指正，谢谢！二、传输线平衡器（巴伦）的简单原理平衡器有很多种，按平衡条件可以分为四大类：扼流式（扼制不平衡电流）、对称式（对地阻抗平衡）、倒相式（电压倒相）、磁耦合式（电流共扼）。
我这里主要描述一下基于传输线变换器的平衡-不平衡变换，同时具备阻抗变换作用的巴伦，兼有扼流式和磁耦合式的特征。
传输线变换器的结构如上图，它是在高频磁环上缠绕一组或几组传输线，利用不同的连接方法来完成阻抗变换和平衡-不平衡变换作用。
能量从变换器的始端到终端是通过传输线的分布电容、分布电感以及电磁能量交换的形式来传送的，这和通常的绕匝变压器不同，它克服了绕匝变压器在高频时由于线圈的分布电容所带来的不利影响，改善了高频特性。
第三章传输线理论
第三章传输线理论本章的目的是概述由集总电路向分布电路表示法过度的物理前提。
在此过程中，推导出一个最有用的公式：一般的射频传输线结构的空间相关阻抗表示公式。
正如我们知道的，频率的提高意味着波长的减小，该结论用于射频电路，就是当波长可与分立的电路元件的几何尺寸相比拟时，电压和电流不再保持空间不变，必须把它们看做是传输的波。
因为基尔霍夫电压和电流定律都没有考虑到这些空间的变化，我们必须对普通的集总电路分析进行重大的修改。
本章重点介绍传输线理论，首先介绍传输线理论的实质，再介绍常用的几种传输线，其中重点介绍微带传输线，以及一般的传输线方程及阻抗的一般定义公式。
3.1传输线的基本知识传输微波能量和信号的线路称为微波传输线。
本节主要介绍传输线理论的实质以及理论基础3.1.1传输线理论的实质传输线理论是分布参数电路理论，它在场分析和基本电路理论之间架起了桥梁。
随着工作频率的升高，波长不断减小，当波长可以与电路的几何尺寸相比拟时，传输线上的电压和电流将随着空间位置而变化，使电压和电流呈现波动性，这一点与低频电路完全不同。
传输线理论用来分析传输线上电压和电流的分布，以及传输线上阻抗的变化规律。
在射频阶段，基尔霍夫定律不再成立，因而必须使用传输线理论取代低频电路理论。
现在举例说明：分析一个简单的电路，该电路由内阻为R1的正弦电压源V1通过1.6cm的铜导线与负载电阻R2组成。
电路图如下：图3.1 简单电路并且我们假设导线的方向与z轴方向一致，且它们的电阻可以忽略。
我们假设振荡器的频率是1MHz，由公式(3.1)10m/s, rε=10, rμ=1 因此可以得到波长其中是相速度，=9.49×7λ=94.86m.连接源和负载的1.6cm长的导线，在如此小的尺度内感受的电压空间变化是不明显的。
但是当频率提高到10GHz时情况就明显的不同了，此时波长降低到λ=p v/1010=0.949cm，近似为导线长度的2/3，如果沿着1.6cm的导线测量电压，确定信号的相位参考点所在的位置是十分重要的。
传输线上电磁波的参数测量
实验1 传输线上电磁波的参数测量1.1实验设置的意义对电磁波的理性和感性认识，是学习射频、微波理论和技术的首先要解决好的一个基本问题，目前多媒体技术的发展已经容易给出电磁波具体而生动的图像。
尽管如此，电磁波对许多人而言．仍然还是看不见摸不着的抽象概念。
本实验的主要意义，首先在于使学生认识到通过实验．不仅仅能测出电磁渡的振幅随时间的变化，而且能通过实验测出电磁波的振幅随空间的变化，从而认识到电磁波也具有波动过程的一般特征，它的频率和波长都是可以用频谱分析仪测量的。
射频测量系统根据给定的测量任务和所采用的测量方法可以用一些分立的测量仪器和辅助元件来组成；也可以根据某种成熟的测量方法构成一种现成的成套测量设备，只要接入待测件就可以组成一个完整的测量系统。
对传输线上波的测量用一般实验方法能测量的驻波比可达50左右。
至于测量大于100的驻波比，必须采用特殊的方法。
由于频谱仪具有高灵敏度、宽动态范围的特点，所以用频谱仪作为指示器就能测量高达1000左右的驻波比。
通过对微带传输线上波的测量，原则上可以得出与专用的微波测量线相同的结果。
这对分析理解传输线上的波过程，了解在射频、微波领域有重要作用的驻波测量技术也有很重要的指导意义。
1.2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。
1.3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。
传输线理论期末总结
传输线理论期末总结一、引言传输线理论是电磁场理论在电磁波传输中的应用，是电路理论与电磁场理论的结合。
传输线理论应用广泛，主要用于信号传输、功率传输、阻抗匹配等领域。
本篇总结将对传输线理论的基本原理、参数、特性等进行概述，以及在实际应用中的一些注意事项。
二、传输线的基本原理1. 传输线的基本结构传输线是由两个导体构成的均匀、无损耗的线路，通常是平行的。
传输线可以是平面的，也可以是三维的。
常见的传输线有两线制传输线（两根导线）、同轴线（内外两层金属导体）、微带线（介质模块和一侧有金属层）、光纤（传输光信号）等。
2. 传输线的特性阻抗传输线中的特性阻抗是指在线路的某一截面上，正向行波与反向行波之间的电压与电流之比。
特性阻抗是传输线的一个重要参数，对信号的传输和匹配等有重要影响。
常见的传输线有50欧姆的同轴线和75欧姆的同轴线。
3. 传输线的传输方程传输线的传输方程是描述传输线上电压和电流关系的微分方程。
根据传输线的结构和电磁学原理可以推导出不同类型传输线的传输方程。
传输方程可以由麦克斯韦方程组推导出来。
4. 传输线的传输特性传输线的传输特性是指传输线上电压、电流、功率等参数随时间和空间变化的规律。
传输特性包括传输速度、传播损耗、幅度响应、相位延迟等。
传输线的特性决定了信号在传输线上的传播过程和传输质量。
三、传输线参数的计算与分析1. 传输线的参数传输线的参数包括电感、电容、电阻和导纳。
这些参数在传输线建模和分析中起着重要作用。
电感和电容决定了传输线的频率响应和传输速度，电阻决定了传输线的传输损耗，导纳决定了传输线的阻抗匹配特性。
2. 传输线参数的计算传输线参数可以通过传输线的几何结构、介质材料和频率等因素计算得到。
例如，同轴线的电感和电容可以通过导体几何尺寸和介质材料的电学常数计算得到。
微带线的参数可以通过线宽、线距和介质材料等参数计算得到。
3. 传输线参数的分析传输线参数的分析可以用于评估传输线的性能和优化设计。
测功率的原理
测功率的原理测功率是指通过一定的方法和仪器设备来测量电路或设备消耗的功率大小的过程。
在电子电路设计、能源管理、工业生产等领域中，测功率是非常重要的一项工作，它能够帮助我们了解设备的能耗情况，优化能源利用，提高设备的效率。
那么，测功率的原理是什么呢？首先，我们需要了解功率的定义。
功率是指单位时间内能量的转化率，通常用符号P表示，单位是瓦特（W）。
在电路中，功率可以通过电流和电压来计算，即P=VI，其中V表示电压，I表示电流。
因此，测功率的关键就是测量电流和电压。
测功率的常用方法之一是利用电流表和电压表。
电流表是用来测量电路中的电流大小的仪器，而电压表则是用来测量电路中的电压大小的仪器。
通过将电流表和电压表连接到电路中，我们可以分别测量电流和电压，然后利用功率公式P=VI来计算功率大小。
这种方法简单易行，适用于一般的功率测量。
除了电流表和电压表，还有一种常用的测功率方法是利用功率计。
功率计是一种专门用来测量功率的仪器，它能够直接测量电路中的功率大小，无需分别测量电流和电压。
功率计通常具有高精度和稳定性，能够满足对功率测量精度要求较高的场合。
在实际测功率的过程中，我们还需要注意一些影响功率测量精度的因素。
例如，电路中的功率损耗、电压波动、电流波动等都会对测量结果产生影响，因此在测功率时需要注意排除这些干扰因素，确保测量结果的准确性。
除了直流电路的功率测量，交流电路的功率测量也是非常重要的。
在交流电路中，由于电压和电流都是随时间变化的，因此功率的计算方法也有所不同。
在交流电路中，功率通常分为有功功率和无功功率两部分，它们分别对应着电路中的能量转化和能量储存。
因此，在测量交流电路功率时，需要考虑这两部分功率的测量方法，以全面了解电路的能耗情况。
综上所述，测功率的原理是通过测量电路中的电流和电压来计算功率大小。
常用的测功率方法包括电流表和电压表、功率计等。
在实际测功率的过程中，需要注意排除干扰因素，确保测量结果的准确性。
《均匀传输线》课件
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电感
传输线上的磁场能量与电流成正比，与电感成反比。电感是传输线长度和截面积的函数 。
传输线的电容与电导
电容
传输线上的电场能量与电压成正比，与 电容成反比。电容是传输线长度和截面 积的函数。
VS
电导
传输线上的能量损失与电压成正比，与电 导成反比。电导是传输线材料和截面积的 函数。
传输线的品质因数与耦合系数
要点一
总结词
长距离输电线路是电力系统的重要组成部分，其设计需要 综合考虑多种因素，如电压等级、输送容量、线路长度等 。
要点二
详细描述
在长距离输电线路的设计中，均匀传输线理论的应用可以 帮助我们更好地理解线路的电气特性，如电压降落、线路 损耗等，从而优化线路参数，提高输电效率。
高频信号传输线的选择
总结词
均匀传输线的数学模型
总结词
介绍描述均匀传输线的数学模型，包括波动方程、本征方程等。
详细描述
均匀传输线的数学模型通常采用波动方程来描述电磁波在传输线中的传播行为 。通过求解本征方程，可以得到传输线的特征阻抗、传播常数等参数。
均匀传输线的分析方法
总结词
概述分析均匀传输线的方法，如传输线理论、分布参数模型等。
品质因数
描述传输线中储能元件（电阻、电感、电容 、电导）的储能与能量损失的比值。品质因 数是传输线参数的重要指标，影响信号的传 输速度和信号质量。
耦合系数
描述两个传输线之间的耦合程度，包括电容 耦合和电感耦合。耦合系数的大小影响信号 的传输和干扰程度。
05
均匀传输线的实际应用
长距离输电线路的设计
在高频信号传输中，传输线的作用至关重要 。选择合适的传输线可以减小信号的衰减和 失真，提高信号的传输质量。
微波技术原理 第3章 传输线理论(第1-5节)
无失真线的条件 若传输线的损耗较大，β 一般不再是频率的
线性函数，因而相速vp 将随频率变化。即传输过 程中将出现色散，结果会导致传输信号失真。
但如果有损传输线的损耗参量和电抗参量能 满足以下关系：
那么
，就不会出现色散。——无失真线
作业：P118
3.2
§3.4 理想传输线中传输波的特性参量
i ( z , t ) = I(z) e jωt
+
u ( z , t ) = U(z) e jωt
-
Z0 ，β
ZL
-l
0Z
由于电流波和电压波到达终端负载时，都将 发生反射，所以在传输线（Z < 0）中既有入射波 又有反射波，总电压和总电流的波动函数为：
一. 反射系数 定义：反射波电压与入射波电压之比称为电压反
射系数，简称为反射系数，记为：Γ 。
～
Z0
RL>Z0
～
Z0
RL<Z0
|U|
|U|,|I|
|U|
|U|,|I|
|I|
|U|max
|I|
z 5λ/4 λ 3λ/4 λ/2 λ/4 O a)
z 5λ/4 λ 3λ/4 λ/2 b)
|U|min λ/4 O
理想传输线终端接纯电阻负载
五. 利用测量线测量终端负载阻抗的方法
P36 图片
θ=？
～
z
z
λ
z
5λ/4
Z0
u i
|U|
|I|
Zin
3λ/4
λ/2
λ/4
ZL=0 u,i 0 |U|,|I| 0 Zin
0
2. 终端开路（ZL=∞）
在这种情况下，传输线中电流波或电压波也是纯 驻波，终端负载Z=0处为电压波的波腹。
传输线巴伦的原理设计、制作及测试
传输线平衡器（巴伦）的原理、设计、制作及测试一、平衡器（巴伦）的由来平衡器即Balancing Device，其主要作用是完成由单端传输（如：同轴线、微带线等）变换为差分传输（如：半波振子天线，推挽电路等）之间的变换，又称为平衡-不平衡变换器即Balance-Unbalance，英文将其合并缩写成一个新词Balun，音译为巴伦。
以下文中所提到的平衡器、平衡-不平衡变换器、巴伦，都是指这一类器件。
巴伦在无线电中有着广泛的用途，由于其原理结构多种多样，并且可以互相组合，使得许多朋友在自制巴伦时有无从下手的感觉，哪种结构适合？如何选择材料？如何计算制作参数？如何衡量巴伦的性能？对于我们业余爱好者，主要就是用在天线的馈电和高频功放中，完成平衡-不平衡及阻抗变换的作用，工作在短波1.8MHZ~30MHZ，并要求取材和制作容易。
结合我对巴伦的认识理解，认为传输线结构的巴伦，更适合短波通信，其性能好、取材方便、制作容易，但其理论不易理解，造成很多朋友将其搞成了磁耦合变压器结构，出现频带窄、功率容量小、驻波不平坦的问题，结果当然达不到传输线变换器的效果。
下面就我个人对传输线变换器的粗浅理解，简单描述一下做巴伦的情况，如需要更深入的了解可以参考有关文献资料，有不当之处，还请各位前辈指正，谢谢！二、传输线平衡器（巴伦）的简单原理平衡器有很多种，按平衡条件可以分为四大类：扼流式（扼制不平衡电流）、对称式（对地阻抗平衡）、倒相式（电压倒相）、磁耦合式（电流共扼）。
我这里主要描述一下基于传输线变换器的平衡-不平衡变换，同时具备阻抗变换作用的巴伦，兼有扼流式和磁耦合式的特征。
传输线变换器的结构如上图，它是在高频磁环上缠绕一组或几组传输线，利用不同的连接方法来完成阻抗变换和平衡-不平衡变换作用。
能量从变换器的始端到终端是通过传输线的分布电容、分布电感以及电磁能量交换的形式来传送的，这和通常的绕匝变压器不同，它克服了绕匝变压器在高频时由于线圈的分布电容所带来的不利影响，改善了高频特性。
第节传输线的传输功率效率和损耗
Lr
(
z)
10
lg
Pin Pr
10 lg
l
1 e2 4z
20 lg l
2(8.686z)
(dB)
对于无耗线 Lr (z) 20 lg l (dB)
若负载匹配，则Lr，表达无反射波功率。
《微波技术与天线》
第一章 均匀传输线理论之•传输功率、效率与损耗
插入损耗(insertion loss):入射波功率与传播功率之比
《微波技术与天线》
第一章 均匀传输线理论之•传输功率、效率与损耗
总之，回波损耗和插入损耗虽然都与反射信号即反射系数有关；
回波损耗取决于反射信号本身旳损耗，|Γl|越大，则|Γr|越小； 插入损耗|Li|则表达反射信号引起旳负载功率旳减小，|Γl|越大，则|Li|也越大。
图 1- 9 | Lr|、 |Li|随反射系数旳变化曲线
1.4 传播线旳传播功率、效率与损耗
本节要点
传播功率 传播效率 损耗 功率容量
《微波技术率、效率与损耗
1. 传播功率(transmission power)与效率
设均匀传播线特征阻抗为实数且传播常数 j ；
则沿线电压、电流旳体现式为：
U (z) A1 eze jz le jzez
所以有
Pin Pr 3Pout Pi
可见，输入功分器旳功率分可分为反射功率，输出功率 和损耗功率三部分。
《微波技术与天线》
第一章 均匀传输线理论之•传输功率、效率与损耗
Decibels (dB)作为单位
功率值常用分贝来表达，这需要选择一种功率单位 作为参照，常用旳参照单位有1mW和1W。
假如用1mW作参照，分贝表达为：
P(dBm) 10 lg P(mW)
传输线反射原理
传输线反射原理传输线反射原理1. 什么是传输线反射？传输线反射是在电信领域经常遇到的现象。
当信号在传输线上传播时，由于传输线的特性以及信号的特点，信号会遇到反射，并在传输线上形成反射波。
2. 反射的原因传输线反射的原因主要是由于传输线的阻抗不匹配导致的。
当信号通过传输线传播时，如果传输线的特性阻抗与信号源或负载的阻抗不匹配，就会发生反射现象。
3. 传输线反射的影响传输线反射会对信号的传输产生不良影响，包括：•信号失真：反射波与原始信号叠加，导致信号形状发生变化。
•信号衰减：反射波使得信号的能量减少。
•系统性能下降：反射波会干扰其他信号的传输，降低系统的可靠性和性能。
4. 如何减小传输线反射？为了减小传输线反射，我们可以采取以下措施：•使用阻抗匹配器：通过在传输线上插入阻抗匹配器，使得传输线的阻抗与信号源或负载的阻抗匹配，减少反射的强度。
•使用终端阻抗匹配：根据传输线的不同特性，选择合适的终端阻抗，使之与信号源或负载的阻抗匹配。
•使用终端电阻：在传输线的终端加入合适大小的电阻，以消除反射波。
5. 如何测量传输线反射？为了测量传输线反射，可以使用以下方法：•反射系数：通过测量传输线上的反射波与入射波之间的幅度比值，计算反射系数，从而了解反射的程度。
•反射损耗：通过测量传输线上反射波的功率与入射波的功率之比，计算反射损耗，从而评估反射的影响程度。
•频谱分析：通过对传输线上的信号进行频谱分析，检测反射波的频率特性，从而了解反射的特点。
6. 总结传输线反射是影响信号传输质量的重要因素，主要由传输线阻抗不匹配引起。
为了减小反射的影响，我们可以采取阻抗匹配等措施。
同时，通过测量反射系数、反射损耗以及进行频谱分析等方法，我们可以评估反射的程度和特点，进一步优化传输线的性能。
7. 阻抗匹配器的原理阻抗匹配器是一种电路元件，用于调整传输线的阻抗，使其与信号源或负载的阻抗匹配。
阻抗匹配器的原理如下：•对于电阻匹配器，它是由一个电阻网络组成。
电信传输原理及应用第二章 传输线理论 1
注：Z从终端起 从终端起
U ( z ) = U 2 chγ z + I 2 Z C shγ z
将A1, A2代入整理后可得 :
I ( z ) = U 2 shγ z + I 2 chγ z ZC
18
第2章 传输线理论
传输线方程的解 3
2. 已知传输线始端电压 1和电流 1，沿线电压电流表达式 已知传输线始端电压U 和电流I 这时将坐标原点z=0选在始端较为适宜。 这时将坐标原点 选在始端较为适宜。将始 选在始端较为适宜 端条件U 代入式， 端条件 (0)=U1, I (0)=I1代入式，同样可得沿线 的电压电流表达式为
其中横电磁波只存在于多导体系统中， 其中横电磁波只存在于多导体系统中，而横磁 波和横电波一般存在于单导体系统中， 波和横电波一般存在于单导体系统中，它们是 色散波。 色散波。
3
第2章 传输线理论
传输线的分类
TEM或准 或准TEM传输线： 传输线： 或准 传输线
4
第2章 传输线理论
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第2章 传输线理论
均匀传输线的分布参数
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第2章 传输线理论
均匀传输线方程及其稳态解
把均匀传输线分割成许多小的微元段dz (dz<<λ)， 这样每个微元段可看作集中参数电路，用一个Γ 型网络来等效。于是整个传输线可等效成无穷多 个Γ 型网络的级联
15
第2章 传输线理论
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第2章 传输线理论
分布参数电路
•某一双线传输线分布电感为 某一双线传输线分布电感为L=1nH/mm，分布电容 某一双线传输线分布电感为 ， 为C=0.01pF/mm。 。 •在低频率f •在低频率f =50Hz 时， 传输线上每毫米引入的串联 在低频率 电抗和并联电纳分别为:X 电抗和并联电纳分别为 L=3.14×10e-7 /mm， × ， Bc=3.14×10e-12 S/mm。可见，低频时分布参数很 × 。可见， 可忽略。 小，可忽略。 •当高频率为 =5×109Hz 时，XL=31.4 /mm， 当高频率为f × 当高频率为 ， Bc=3.14×10e-4 S/mm。显然，此时分布参数不可忽 × 。显然， 略，必须加以考虑。 必须加以考虑。
功率的测量——精选推荐
功率的测量发射功率的测量⽅法发射功率是⽆线电发射设备的主要技术指标，也是⽆线电管理部门需要检测的技术指标之⼀。
本⽂主要介绍⼏种发射功率的测量⽅法。
功率测量的基本知识1.1 功率测量的理论分析在直流和低频时，电压的测量是简单和直接的。
功率可以直接通过计算获得，P=V*I，由欧姆定律可知V=I *R，通过代换V或I，可得P=V*I =I2R= V2/R，只要知道V、I、R中任两个变量的值就可计算出功率值。
但在⾼频时，根据传输线原理可知，电压和电流可能随传输线的位置改变，如图1所⽰。
但功率是不变的，因此在射频和微波频率，⼤多数应⽤都采⽤直接功率测量，因为电压和电流测量已变得不现实。
1.2 功率单位功率的国际标准单位是⽡特（W），但在⽆线电通信领域，我们常⽤的单位是分贝毫⽡dBm 。
定义如下:PdBm=10Lg（P/P0）式中，P是以毫⽡为单位的功率值;P0为1 mW的参考功率。
由上式可知:0 dBm是1 mW。
根据对数基本性质，可得到⼀个简单导则是每3 dBm功率加倍，每-3 dBm功率减半。
每10 dBm 为10倍，每-10 dBm为1/10。
例如+29 dBm是多少？29 dBm＝（10+10+3+3+3）dBm＝（10*10*2*2*2）mW=800mW，因此结果是800 mW。
1.3 功率的⼏种常⽤基本形式平均功率是指在正常⼯作情况下，发信机在调制中以与所遇到的最低频率周期相⽐的⾜够长的时间间隔内，供给天线馈线的平均功率。
对于脉冲调制信号，则要在若⼲脉动重复上平均信号。
在所有功率测量中，平均功率是最常进⾏的测量。
峰功率是指最⼤瞬时功率。
平均功率和峰功率的关系，如图2所⽰。
对于射频脉冲信号，如果知道信号的占空⽐，就可从测量得到的平均功率按下列公式确定峰功率。
Ppeak = Pavg/占空⽐发射功率的测量⽅法⽬前我站配备的测量功率的仪器有德国R&S公司的CMS54综测仪、FSP30频谱分析仪、NRT功率计。
微波基本参数的测量—原理
微波基本参数的测量一、实验目的1、了解各种微波器件；2、了解微波工作状态及传输特性；3、了解微波传输线场型特性；4、熟悉驻波、衰减、波长（频率）和功率的测量；5、学会测量微波介质材料的介电常数和损耗角正切值。
二、实验原理微波系统中最基本的参数有频率、驻波比、功率等。
要对这些参数进行测量，首先要了解电磁波在规则波导内传播的特点，各种常用元器件及仪器的结构原理和使用方法，其次是要掌握一些微波测量的基本技术。
１、导行波的概念：由传输线所引导的，能沿一定方向传播的电磁波称为“导行波”。
导行波的电场E 或磁场H 都是x 、y 、z 三个方向的函数。
导行波可分成以下三种类型： (A) 横电磁波（TEM 波）：TEM 波的特征是：电场E 和磁场H 均无纵向分量，亦即： 0=Z E ,0=Z H 。
电场E 和磁场H ，都是纯横向的。
TEM 波沿传输方向的分量为零。
所以，这种波是无法在波导中传播的。
(B) 横电波（TE 波）：TE 波即是横电波或称为“磁波”（H 波），其特征是0=Z E ,而0≠Z H 。
亦即：电场E 是纯横向的，而磁场H 则具有纵向分量。
(C) 横磁波（TM 波）：TM 波即是横磁波或称为“电波”(E 波)，其特征是0=Z H ，而0≠Z E 。
亦即：磁场H 是纯横向的，而电场E 则具有纵向分量。
TE 波和TM 波均为“色散波”。
矩形波导中，既能传输mm T E 波，又能传输mm T M 波（其中m 代表电场或磁场在x 方向半周变化的次数，n 代表电场或磁场在y 方向半周变化的次数)。
２、波导管：波导管是引导微波电磁波能量沿一定方向传播的微波传输系统，有同轴线波导管和微带等，波导的功率容量大，损耗小。
常见的波导管有矩形波导和圆波导，本实验用矩形波导。
矩形波导的宽边定为x 方向，内尺寸用a 表示。
窄边定为y 方向，内尺寸用b 表示。
10TE 波以圆频率ω自波导管开口沿着z 方向传播。
在忽略损耗，且管内充满均匀介质（空气）下，波导管内电磁场的各分量可由麦克斯韦方程组以及边界条件得到：()sin()j t z o y x E je ωβωμππα-=-， ()sin()j t z o x xH j e ωβμαππα-=()cos()j t z z x H e ωβπα-=， x y z E E E ==，2gπβλ=其中，位相常数g λ=，波导波长cf λ=。
功率测量的方法
热电偶法热电偶是由两种小同的金属材料组成的。
如果把热电偶的热节点置于微波电磁场中，使之直接吸收微波功率，热节点的温度便上升，并由热电偶检测出温度差，该温差热电势便可作为微波功率的量度。
用这种原理设计成的功率计称为热电偶式功率计。
又因功率测量中热电偶是做成薄膜形式的，故又叫薄膜热电偶式功率计。
热电偶式功率计由两部分组成：一个用于能量转换的薄膜热电偶座，它将微波能量转化为电动势，另一个是高灵敏度的直流放大器，用来检测热电动势。
早期的薄膜热电偶式功率计的热电偶是用铋．锑金属薄膜制成的，这种热电偶的结构示意图如图2-8所示。
图中所示的结构用于同轴功率座。
热电偶的节点al和a2置于同轴传输线的高频电磁场，节点b2，b1，b3分别置于同轴线的内、外导体上，它的温度保持不变。
当微波功率未输入时，热电堆节点之间没有温差，因而没有输出。
当微波功率输入时，通过媒质基体的电容耦合，传输到铋-锑薄膜元件，由帕尔帖效应，在a1，a2节点的温度升高，这就与节点bl，b2，b3产生温差，由温差形成热电势，即贝克塞效应。
由于这里的热电堆是串联的，因此，总电势等于每对的和。
由于热电偶元件可以制成极薄的片状，因此功率灵敏度较高，动态范围也很宽。
功率指示器是一个高灵敏度的直流放大器，图2-9所示为其原理图。
热电偶产生的热电势经斩波器转换成交流电压，前置放大器提供了大约60dB的增益。
交流信号放大后进入解调器。
解调后的输出信号与功率座吸收的微波功率成正比。
为了便于修正功率指示器读数，仪器的读数设有“校准系数开关”，改变其位置，就可以使直流放大器的增益随之变化，从而使指示器得到修正。
薄膜热电偶式功率计具有响应速度快，灵敏度高、动态范罔宽、噪声低和零点漂移小等突出优点，适用于多种场合下的功率测量。
它的缺点是过载能力差。
此外，由于它的寄牛电抗大，要使这种同轴功率座工作到18GHz以上是很困难的。
1973年出现了半导体薄膜热电偶式功率计，它的工作原理同传统的铋一锑薄膜热电偶式功率计相同，但在热偶材料和功率座的结构上做了大的改进。
1.3传输线的特性参量
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。
1.3 传输线特性参量
一、特性阻抗
V ( z ) A1e z + A2e z 1 I ( z ) ( A1e z A2e z ) Z0
min max
1.3 传输线特性参量
I I
min max
1 1+
1
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。
反射系数模的变化范围为 驻波比的变化范围为 行波系数的变化范围为
对于微波传输线，由于， L1C1
vp 1 L1C1
所以有:
(2.3-7)
双导线和同轴线上行波的相速度均为:
vp 1
1
0 0 r
v0
r
1.3 传输线特性参量
定 义 相波长，为波在一个周期 T 内等相位
面沿传输线移动的距离，即:
0 p v pT f r
（1）传输线上任一点的阻抗与该点的位置和负载阻 抗有关，分布于沿线各点，是一种分布参数阻抗 。 （2）传输线段具有阻抗变换作用，Z L 通过线段 d变换成 Z in (d ) ，或相反。
（ 3 ） 无 耗 线 的 阻 抗 呈 周 期 性 变 化 ， 具 有 / 4 变换性和 / 2 阻抗重复性。
(3) 由于在微波频率下，电压和电流缺乏明 确的物理意义，不能直接测量，故传输线阻抗 也不能直接测量，但可以间接测量。
没有反射波，则：Zin(d)=Zo。
1.3 传输线特性参量
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频谱分析仪
矢量信号分析仪
虽然有多种能够测量功率的仪器，但最精确的仪器是功率计和传感器。
传感器为RF功率-电压传感器。
功率计显示
坚固
如上所述，堆垒∕衰减器∕二极管技术具有始终在平方律区使用二极管的优点。
在该区域内，各二极管的输出电流（和电压）正比于输入功率。
这样，
率，信号范围从最复杂的数字制式至CW。
这意味着单是
功率传感器能以小于10μs的持续时间处理高达
或峰均比）的信号。
如果不能处理高的峰值，就会严重限制功率传感器的动态范围。
事实上，这也表明纯二极管传感器在用于采样技术方面也没有调制带宽的限制。
脉冲放大器
漂移
调
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