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传输线的基本知识

传输射频信号的线缆泛称传输线，常用的有两种:双线与同轴线。频率更高则会用到微 带线与波导，虽然结构不同，用途各异，但其基本传输特性都由传输线公式所表征。

不妨先让我们作一个实验，在一台PNA3620上测一段同轴线的输入阻抗。我们会发现 在某个频率上同轴线末端开路时其输入阯抗却呈现短路，而末端短路时入端反而呈现开路。 通过这个实验可以得到儿个结论或想法：首先，这个现象按低频常规电路经验看是想不通 的，因此一段线或一个网络必须在使用频率上用射频仪器进行测试才能反映其真实情况。 其二，出现这种现象时同轴线的长度力测试频率下的X/ 4或其奇数倍；因此传输线的特 性通常是与长度的波长数有关，让我们习惯用波长数来描述传输线长度，而不是绝对长度, 这样作就更通用更广泛一些。最后，这种现象必须通过传输线公式来计算（或阯抗圆图来 查出），熟悉传输线公式或圆阁是射频、天馈线工作者的基本功。

传输线公式是由著名的电报方程导出的，在这里不作推导而直接引用其公式。对于一 般工程技术人员，只耑会利用公式或圆图即可。

这里主要讲无耗传输线，有耗的用得较少，就不多提了。

射频器件（包括天线）的性能是与传输线（也称馈线）有关的，射频器件的匹配过程 是在传输线上完成的，可以说射频器件是离不幵传输线的。先熟悉传输线是合理的，而电 路的东西是比较具体的。即使是天线，作者也尽量将其看成是个射频器件来处理，这种作 法符合一般基层工作者的实际水平。

1.1传输线基本公式

1. 电报方程

对于一段均匀传输线，在有关书上可 查到，等效电路如图1-1所示。根据线的 微分参数可列出经典的电报方程，解出的 结果为：

? x 为距离或长度，由负载端起算，即负载端的x 为0

? r= a + j 3 , r 为传播系数，a 为袞减系数，P 为相移系数。无耗时r = jf3. —般 情况不常用无

耗线來进行分析，这样公式简单一些，也明确一些，或者说理想化一些。而这 样作实际上是可行的，真要计算衰减时，再把衰减常数加上。

? Z

。为传输线的特性阻抗。

? 2，为源的输出阻抗（或源闪阻），通常假定亦为Z

。；若不是Z 。，其数值仅影响线

上电 压的幅度大小，并不影响其分布曲线形状。

图1.1等效电路

V, 1 (V 2+I 2Z 0) e ,x

+

1

(V 2-I 2Zo)e'r,

2

2

T: 1

(V 2+I 2Z 0) e rx -

1 -(V 2-I,Zo)e'r 2Z n

2Z n

o ^0

(1-1) (1-2)

?两式中前一项X 越大值越大，相位也越领先，即为入射波。后一项X 越大值越小， 相位也越落后，即为反射波。

?由于一般只对线上的分布感兴趣，因此式中将吋间因子^'去掉了。

2. 无耗线上的电压电流分布

上面公式中2端为负载端，1端为源端，而x 可为任意值，泛指线上任意一点的电压 与电流，因此下面将V,、T,的1字省掉。

V = 士 (V2+I2Z0) e jPx [l+| T |e'j(2Px_<1，) ]

(1-3)

I = j [(V^W/Zole^-'El-Irle^23^ ]

(1-4)

I r |^i , 要想反射为零，只要z 2=z

。即成。

(10-3)，(10-4)式中首项不是X 的蚋数，而^3'为相位因子，不影响幅度。只是末项 (方括

号项)影响幅度分布.

现在让我们看看电压分布：

v x = v(i + | r V 2

⑽)

显然2f3x+O=0或2NJI 时，

电压最大，V^Vd+l 「|)

2PX+O 二 或(2N-1)冗时，电压最小，V lllin =V(l-| r I)

v 1+ r

驻波比 p= i = ------------------ (1-6)

v min i-|r|

当|r|?i 时p=i+2|r|，有时也会用到|r| = (P -I ) / 2。

这是一个天馈线中最常见的一个技术指标，英文缩写为S.W.R,也有用V.S.W.R ，即强 调是电压之比。线上电压因反射的存在而出现有高有低的现象并不是我们希望的，我们希 望|r| 一 0，也就是P->1。一般应用吋P <1.5即可，有的场合要求P <1.1。

作为运算，用反射系数「更合适一些。也有人定义：

返回损失(回损)=201og |「I clB

(1-7)

英文为Return Loss,也有人译成回波损耗。由于|「| <1,因此为负值，但习惯上 不管这个

负号，有时会讲出驻波比多少dB 之类的话，其实他是在讲回损。

不同行业有不同的习惯用语，驻波P 、回损R.L.、与反射系数r 的常用数值见附录。

3.

对特性阻抗Z

。的理解

(1) 在解电报方程中令

式中「(反射系数)=I r |zo

r

2z()

Z2 - Z o Z 2 + Z o

(1-5)

)/? + jcoL

\G + jcoC

式中R为传输线单位长度的电阻(导体本身电阻与长度的比仉)。

L 为传输线单位长度的电感（导体本身电感与长度的比值）。 G 力传输线单位长度的电导（两导体间的电导与长度的比值）。 C 为传输线单位长度的电界（两导体间的电界与长度的比值）。

在频率较低时，么随频率而变化，频率高时（射频）

Z O ^V A /C

（1-8）

就与频率关系不大了。通常在射频低端是用测一段传输线的电感与电容后算 出的，

直接测Za 是测不出来的。Z 。测试频率不宜低于10MHz 。

（2） Z 。是一种结构尺寸决定的电参数

60 , D —j=

In — r d

G 为同轴线内充填介质的相对

介电常数。

D 为外导体内径，d 为内导体

外径，如图 H2所示。

双线的 Zo = 1201 n [ — +

—1 ] ^1201n （

2D/d ） （10-10

）

D 为两导线之间的屮心距，d 为导线直 径。如图1-3

所示。

其他形状的传输线的Z 。可查其他书得到 其计算公式或图表。 尺寸均匀的传输线本身不产生反射，只是在尺寸不连续处才会产生反射。

⑶Z 。可看成是一根无限长均匀传输线的输入阻抗，无限长的传输线虽然是不存在 的，但

是可以借用一下这个概念。既然是无限长，显然是不会有反射的，这是一层意思。 另一种看法是既然是无限长，再加上一段也是无限长，而且输入阻抗也不会变。因此一个 负载的阻抗经过一段线后的输入阯抗仍为此阯抗本身而且与长度无关，则此阯抗即为该线 的特性阻抗；但由于通常电缆并不均匀，不宜用长电缆的输入阻抗作为Z 。来验收。

0）在甚高频以上可用约X/8的线测其末端开路和短路时的输入容抗与感抗相乘开方 即得Z 。，用X /8是因为此时误差最小。

4. 无耗线的输入阻抗

无耗时，（10-1） （10-2）两式可化成：

V = V 2Cos 3 x + jbZoSin P x

（1-11

如同轴线的Z 0= (1-9)

d

）

T = T^Cos 3 x + j（V2/Zo）Sin（3x （1-12）变量用x表示是可以变的，而通常我们只对某一长度/下的阻抗感兴趣，故改写成I，这只是个习惯而已。

Z 2 cos pi + 7Z 0 sin pi

L in~ Z/0 ---------------------------- - --------------------------- —■

Z o cos pi + yZ 2 sin (31

(1)若Z 2=Z 。时，Z in = Zo (与长度无关)。

⑵若Z 2关Z 。，/=X/4时，Z in = 77/Z 2这点可用来作阻抗变换器或简称变阻器。

(3) 若 Z 2=0, Z ins = jZotan /il ,显然当 / 为 A/4 时，y?=90° , Z ins =oo,这点可用来作

支撑或并联补偿。

⑷若Z 2=⑺，Z ino —jZoCot /?/ ,显然，当/为入/4时，Z ino =0,这点可用来作电耦合 或串联补偿。

?对于A/4线，末端短路时入端呈现幵路；而末端开路时入端却呈现短路，这种结果 凭想当然是想不出來的，它是理论的计算结果，而且是经得起仪器检验的结果。

(5) 由⑶⑷可得 Z in 、XZ ins = (-jZoCot/?/ ) ( jZotan/?/ ) = Z 02,这就是测 Z 。的根据。 (6) 对末端为任意阻抗，除(10. 13)外，可由(10.3) (10. 4)指数表达式得到，

(1-14) 当2Px —0=0,或2Nn 时,即线上电压最大点的输入阻抗Z in 胃=P (1-15) 当2P X -O=JT ，或(2N-l)n 时，线上电压最低点的输入阻抗Z inttin =Z Q /p 。

(1-16)

1.2史密斯

传输线公式虽然有用，但手算起来是很麻烦的，只能编程用计算机进行计算。为了便 于形象化的理解阻抗情况与匹配的过程，作些简单的计算时，采用圆图就非常方便丫。不 会看圆图就如同到一个陌生的地方分不清方向不会看地图一样不方便。

对于某一传输线端接任一负载的情况下，可用它的「值来表示，不管你的负载为何值, 它

必然落在I 「1=1的圆闪。

让我们在一张纸上画一个半径为1的 圆，则圆心代表反射为零的点，过零点画一 根水平线，左右两交点分别代表「= -1 (即 Z180° )与「=1,则任意一段传输线上的任 一点，都可以在圆内找到其对应的位置，即 I r I Z ①。将直径等分即得如图1-4所示的 等反射圆。

在一根传输线上移动时，其|「|值是不 变的，只是相位随距离而变，正好在等|r| 圆上转。 越长，相位越落后，因此图上/的方叫是顺 时针方向。另外还有一个2倍，即转角快了一倍；

(1-13)

Zo

看这个图时请注意，相位为-2(31, BPZ

如/=入/2,在圆上就转了360",仍在原地。

此图一般是用等驻波比画的，不如等I r |均匀等距好画。半径表示| r | （或p ）,越靠 近圆心反射越小。假如将半径分成十等分，画上十个同心圆，则圆图将类似打靶用的靶， 能打十环最好，其实8、9环也就不错了。

2. 等阻圆与等抗圆

圆图的制作上有这样一个要求，那就是要用归一化阻抗，即z=Z/Z

。;对于50Q 的同 轴

线，50Q 的负载的归一化阻抗为1。用小写字母表示归一值。

Z 2 -Z o _z-l_r + yx-l Z ，+ z +1 r 4- jx + 1

等抗圆为圆心在（1,丄），半径为丄

X

X

的圆族，上面为正，下面为负。如图

3. 阻抗圆图

将三种圆画在一起就成了史密斯圆图（图1-7）,也常称阻抗圆图，或简作圆图。通 常

它是用来表示传输线上的输入阻抗的，水平轴为实数轴，上半面偏电感，下半面偏电容, 右谢（严格讲来是在r-1的圆内）阻值偏高，左谢（在r=l 的圆外）阻值偏低，因此将负 载频响特性画在圆图上，那情况将是一目了然的，该采取什么措施，也是一清二楚的。

由厂=

(1-17)

可以化简得到等阻圆与等抗圆。

等阻圆为一偏心圆族，圆心在

r 1

（——，0），半径为——。如 1+r 1+r 图1-5所示

有时要用直角坐标表示

r=i+jQ ，i 为同相分量（或x

分呈），Q 为正交分量（或Y 分呈）。

l-/2-Q 2

(i-n 2+e 2

(1-18)

o

阁1.6等抗圆

1-6所示

也可用直角坐标表示

2j2 o-/)2

+e 2

(1-19)

阻抗圆阁上适于作串联运算，若要作并联运算时，就要转成导纳；在圆阁上这非常容

易，某一点的反对称点即其导纳。

请记住当时的状态，作阻抗运算时图上 即阻抗，当要找某点的导纳值吋，可由该点 的矢徑转

180°即得；此时圆阁所示值即全 部成导纳。状态

不能记错，否则出错。记住, 只在一个圆图上转阻抗与导纳，千万不要再 引入一个导纳圆图，那除了把你弄昏外，别 无任何好处。另外还请记住一点，不管它是 负载端还是源端，只要我们向里面看，它就 是负载端，永远按离开负载方叫为正转圆阁, 不要用源端作参考，否则又要把人弄昏。

有人说圆图是微波技术上的一个重大发

明，的确，史密斯将R+jX 会山现的四个oo （+jx ，

-jx, r, I Z I ）缩为圆上的一个点；而且极坐标上相位是连续的，比用直角坐标好；r 为线 性的同

心圆坐标，形象的描述了传输线上的输入阻抗轨迹。在圆阁上阻抗与导纳是兼容的。 圆图作为输入附抗特性的表征，用作简单的单节匹配计算是非常有用的，非常直观，把复 杂的运算用简单的形象表现出来，概念清楚。

注：当在圆图上用归一化阻抗表示吋（这是规定），某点的输入阻抗在经过X/4后即成 为该点

的导纳.这是因为经A /4线后的z 2变成z:，而m2、在用归一化表达后z lZ2=l ，所

以 Zi= l/z 2 = y2 . 4. 参考面概念

要建立一个概念，那就是传输线上每点的输入阻抗都是不同的。也就是说输入阻抗是位 罝坐标的函数，同时也是频率的函数；只有Z 2=Z 。这一点除外，而这一点通常是作不到的.因 此谈输入阻抗时必须说明是哪一点的，或者说参考而设在何处。

如一条线上只有一个产生反射的点，或者说产生最大反射的点，则参考面应当取在该点， 这样该采取什么措施就一目了然了.假如参考面差得太远，此时各测试点连成的轨迹呈盘香 状.这吋就得考虑移参（仪器上的移动参考面功能，简作移参）了。

输入阻抗（或导纳）在圆图上是变的，它的轨迹就是等|「I 或等驻波比圆；也就是说， 无耗传输线反射系数的幅伉是不变的，或者说驻波比是不变的，只是相位在变：因此通常 用驻波比P 來对天馈线提要求，是很自然的。因为这样做既简单又明了，比对输入阻抗提 要求方便多了。但是若要进行阻抗匹配工作，就得用输入阻抗了，否则就太盲目了。

用圆图来表示反射的性质，或描绘整个匹配过程，那是最明确不过的了。而且用作匹 配时，该采取什么措施也可说是一H 了然的。另外圆阁还可用来做简单计算。

5. 相位量$简单介绍

相位是一个时间上的量，它是描述正弦信号的一个参量。式中0）为角频率（实质为角 速率），为初相。

V = V 防sin （b = V^sin （t+（!）（））= V^sin （2 开 ft 十小（＞）

当线上为纯行波时，由于波行进需要时间，就会产生相位延迟（时）t = x/c ，由t 造成

的相移小为

+

j

图1.7考密斯圆图

w t=o）x/c=（^x/f=2 冗fx/入f=2 只x/入=0x 这就得到了相移系数P，即一段线x所产生的相移力P X，将时间上的相移与空间上的

相移相加，可得4> = ut 土Px+4）。因此线上（一维）波的瞬吋值表达式为

V=V a sin（

士号决定于波行进的方向。O虽然与空间有关，但它仍然是个时间变U。讨论问题时, 总是假定t不变（或t=0）来讨论x的影响，或者x不变来讨论t的影响。而在某一点上来看，即x不变，而又相同，也就只与+。有关了，这就使得两信号之间的处理变成了平面上的矢量运算，而能测相位的网络分析仪也就称为矢量网络分析仪了，

—般情况下，传输线上既有入射波，也有反射波，它们分别满足相移与距离的正比关系，而一段线缆的相移却并不一定满足相移与长度的正比关系，除非上而没有反射波。

射频及传输线基础知识

传输线的基本知识 传输射频信号的线缆泛称传输线，常用的有两种:双线与同轴线。频率更高则会用到微带线与波导，虽然结构不同，用途各异，但其基本传输特性都由传输线公式所表征。 不妨先让我们作一个实验，在一台PNA3620上测一段同轴线的输入阻抗。我们会发现在某个频率上同轴线末端开路时其输入阻抗却呈现短路，而末端短路时入端反而呈现开路。通过这个实验可以得到几个结论或想法：首先，这个现象按低频常规电路经验看是想不通的，因此一段线或一个网络必须在使用频率上用射频仪器进行测试才能反映其真实情况。其二，出现这种现象时同轴线的长度为测试频率下的λ/ 4或其奇数倍；因此传输线的特性通常是与长度的波长数有关，让我们习惯用波长数来描述传输线长度，而不是绝对长度，这样作就更通用更广泛一些。最后，这种现象必须通过传输线公式来计算（或阻抗圆图来查出），熟悉传输线公式或圆图是射频、天馈线工作者的基本功。 传输线公式是由著名的电报方程导出的，在这里不作推导而直接引用其公式。对于一般工程技术人员，只需会利用公式或圆图即可。 这里主要讲无耗传输线，有耗的用得较少，就不多提了。 射频器件（包括天线）的性能是与传输线（也称馈线）有关的，射频器件的匹配过程是在传输线上完成的，可以说射频器件是离不开传输线的。先熟悉传输线是合理的，而电路的东西是比较具体的。即使是天线，作者也尽量将其看成是个射频器件来处理，这种作法符合一般基层工作者的实际水平。 1.1 传输线基本公式 1.电报方程 对于一段均匀传输线，在有关书上可 查到，等效电路如图1-1所示。根据线的 微分参数可列出经典的电报方程，解出的 结果为： V 1= 2 1（V 2+I 2Z 0）e гx + 2 1 (V 2-I 2Z 0)e -гx （1-1） I 1= 21Z （V 2+I 2Z 0）e г x - 21Z (V 2-I 2Z 0)e -г x (1-2) 2 x 为距离或长度，由负载端起算,即负载端的x 为0 2г= α+j β, г为传播系数，α为衰减系数, β为相移系数。无耗时г = j β. 一般情况下常用无耗线来进行分析，这样公式简单一些,也明确一些，或者说理想化一些。而这样作实际上是可行的，真要计算衰减时，再把衰减常数加上。 2 Z 0为传输线的特性阻抗。 2 Z i 为源的输出阻抗(或源内阻)，通常假定亦为Z 0；若不是Z 0，其数值仅影响线上电压的幅度大小，并不影响其分布曲线形状。

射频基本知识

引言 在进入射频测试前，让我们回顾一下单相交流电的基本知识。 一、单相交流电的产生 在一组线圈中，放一能旋转的磁铁。当磁铁匀速旋转时，线圈内的磁通一会儿大一会 儿小，一会儿正向一会儿反向，也就是说线圈内有呈周期性变化的磁通，从而线圈两端即感生出一个等幅的交流电压，这就是一个原理示意性交流发电机。若磁铁每秒旋转50周，则电压的变化必然也是50周。每秒的周期数称为频率f，其单位为赫芝Hz。103Hz=千赫kHz,，106Hz=兆赫MHz，109Hz=吉赫GHz。b5E2RGbCAP 在示波器上可看出电压的波形呈周期性，每一个周期对应磁铁旋转一周。即转了2π弪，每秒旋转了f个2π，称2πf为ω<常称角频率，实质为角速率）。则单相交流电的表达式可写成：p1EanqFDPw V=Vm=Vm 式中Vm(电压最大值>=Ve(有效值或Vr.m.s.>。t为时间<秒），为初相。 二、对相位的理解 1、由电压产生的角度来看 ·设想有两个相同的单相发电机用连轴器连在一起旋转，当两者转轴<磁铁的磁极）

位置完全相同时，两者发出的电压是同相的。而当两者转轴错开角度时，用双线示波器来看，两个波形在时轴上将错开一个角度；这个角度就叫相位角或初相。相位领先为正，滞后为负。DXDiTa9E3d ·假如在单相发电机上再加一组线圈，两组线圈互成90°<也即两电压之间相位差 90°），即可形成两相电机。假如用三组线圈互成120°<即三电压之间，相位各差120°）即可形成三相电机。两相电机常用于控制系统，三相电机常用于工业系统。RTCrpUDGiT 2、同频信号<电压）之间的叠加 当两个电压同相时，两者会相加；而反相时，两者会抵消。也就是说两者之间为复数运算关系。若用方位平面来表示，也就是矢量关系。矢量的模值<幅值）为标量，矢量的角度为相位。5PCzVD7HxA 虽然人们关心的是幅值，但运算却必须采用矢量。 虽然一般希望信号相加，但作匹配时，却要将反射信号抵消。 三、射频 交流电的频率为50Hz时，称为工频。20Hz到20kHz为音频，20kHz以上为超声波 ，当频率高到100 kHz以上时，交流电的辐射效应显著增强；因此100 kHz以上的频率泛称射频。有时会以3 GHz为界，以上称为微波。常用频段划分见附录。jLBHrnAILg

射频基础知识点

一、频谱分析仪部分 什么是频谱分析仪? 频谱分析仪是研究电信号频谱结构的仪器，用于信号失真度、调制度、谱纯度、频率稳定度和交调失真等信号参数的测量，可用以测量放大器和滤波器等电路系统的某些参数，是一种多用途的电子测量仪器。我们现在所用的频谱仪大部分是扫频调谐超外差频谱分析仪。 频谱仪工作原理 输入信号经衰减器以限制信号幅度，经低通输入滤波器滤除不需的频率，然后经混频器与本振(LO)信号混频将输入信号转换到中频(IF)。LO的频率由扫频发生器控制。随着LO频率的改变，混频器的输出信号(它包括两个原始信号，它们的和、差及谐波，)由分辨力带宽滤波器滤出本振比输入信号高的中频，并以对数标度放大或压缩。然后用检波器对通过IF滤波器的信号进行整流，从而得到驱动显示垂直部分的直流电压。随着扫频发生器扫过某一频率范围，屏幕上就会画出一条迹线。该迹线示出了输入信号在所显示频率范围内的频率成分。 输入衰减器 保证频谱仪在宽频范围内保持良好匹配特性，以减小失配误差;保护混频器及其它中频处理电路，防止部件损坏和产生过大的非线性失真。 混频器 完成信号的频谱搬移，将不同频率输入信号变换到相应中频。在低频段(<3G Hz)利用高混频和低通滤波器抑制镜像干扰;在高频段(>3GHz)利用带通跟踪滤波器抑制镜像干扰。 本振(LO) 它是一个压控振荡器，其频率是受扫频发生器控制的。其频率稳定度锁相于参考源。 扫频发生器 除了控制本振频率外，它也能控制水平偏转显示，锯齿波扫描使频谱仪屏幕上从左到右显示信号，然后重复这个扫描不断更新迹线。扫频宽度(Span)是从左fstart到右fstop10格的频率差，例如：Span=1MHz,则100kHz/div.

射频基础知识培训

射频基础知识培训 1、无线通信基本概念 利用电磁波的辐射和传播，经过空间传送信息的通信方式称之为无线电通信（Wireless Communication），也称之为无线通信。利用无线通信可以传送电报、电话、传真、数据、图像以及广播和电视节目等通信业务。 目前无线通信使用的频率从超长波波段到亚毫米波段（包括亚毫米波以下），以至光波。无线通信使用的频率范围和波段见下表1-1 表1-1 无线通信使用的电磁波的频率范围和波段

由于种种原因，在一些欧、美、日等西方国家常常把部分微波波段分为L、S、C、X、Ku、K、Ka等波段（或称子波段），具体如表1 - 2所示 表1-2 无线通信使用的电磁波的频率范围和波段

无线通信中的电磁波按照其波长的不同具有不同的传播特点，下面按波长分述如下： 极长波（极低频ELF）传播 极长波是指波长为1~10万公里（频率为3~30Hz）的电磁波。理论研究表明，这一波段的电磁波沿陆地表面和海水中传播的衰耗极小。 1.2超长波（超低频SLF）传播 超长波是指波长1千公里至1万公里（频率为30~300Hz）的电磁波。这一波段的电磁波传播十分稳定，在海水中衰耗很小（频率为75Hz时衰耗系数为m）对海水穿透能力很强，可深达100m以上。 甚长波（甚低频VLF）传播 甚长波是指波长10公里~100公里（频率为3~30kHz）的电磁波。无线通信中使用的甚长波的频率为10~30kHz，该波段的电磁波可在大地与低层的电离层间形成的波导中进行传播，距离可达数千公里乃至覆盖全球。 长波（低频LF）传播 长波是指波长1公里~10公里（频率为30~300kHz）的电磁波。其可沿地表面传播（地波）和靠电离层反射传播（天波）。 中波（中频MF）传播 中波是指波长100米~1000米（频率为300~3000kHz）的电磁波。中波可沿地表面传播（地波）和靠电离层反射传播（天波）。中波沿地表面传播时，受地表面的吸收较长波严重。中波的天波传播与昼夜变化有关。 短波（高频HF）传播 短波是指波长为10米~100米（频率为3~30MHz）的电磁波。短波可沿地表面传播（地波），沿空间以直接或绕射方式传播（空间波）和靠电离层反射传播（天波）。 超短波（甚高频VHF）传播

传输线基本公式2008.1.12

传输线基本公式 1、电报方程 对于一段均匀传输线，在有关书上可查到，等效电路如下图所示。 Z i V1V2 Z2 等效电路 根据线的微分参数可列出经典的电报方程，解出的结果为： V1= 2 1(V 2 +I2Z0)eγχ+ 2 1(V 2 －I2Z0)e-γχ I1= Z 2 1(V 2 +I2Z0)eγχ-0 Z 2 1(V 2 －I2Z0) e-γχ 式中，x是传输线上距离的坐标，它由负载端起算，即负载端的x为0。 γ为传输线的传输系统，γ=α+jβ，α为衰减常数，β为相移常数。无耗时γ=jβ。一般情况下常用无耗线来进行分析，这样公式简单一些，也明确一些，或者说理想化一些。而这样做实际上是可行的，真要计算衰减时，再把衰减常数加上。 Z0为传输线的特性阻抗。 Z i为源的输出阻抗（或源内阻），通常假定亦为Z0；若不是Z0，其数值仅影响线上电压的幅度大小，并不影响其分布曲线形状。

上述两式中，前一项x 越大值越大，相位也越领先，即为入射波。后一项x 越大值越小，相位也越落后，即为反射波。 由于一般只对线上的电压、电流的空间分布感兴趣，因此上式中没有写时 间因子e j ωt (下同)。 2、无耗线上的电压电流分布 上面式（1.1）和式（1.2）中，下标2为负载端，下标1为源端，而x 可为任意值，那么V 1、I 1可以泛指线上任意一点的电压与电流，因此下面将V 1、I 1的下标1字省掉。 V=2 1(V 2+I 2Z 0)e j β χ +2 1(V 2－I 2Z 0) e -j βχ =2 1(V 2+I 2Z 0)e j β χ ｛1+Γ e -j (2β χ－ψ )｝ I=2 1｛ (V 2+I 2Z 0)/ Z 0｝e j β χ ｛1－Γ e -j (2β χ－ψ )｝ 式中，发射系数Γ＝Γ∠ψ＝ 22022Z I V Z I V +-＝ 202Z Z Z Z +- Γ ≤1，要想反射为零，只要Z 2 =Z 0即成。 上式中，首项不是x 的函数，而e j β χ 为相位因子，不影响幅度。只是末项 影响幅度分布。 现在让我们看看电压分布： V x ＝V(1+ Γ e -j (2β χ－ψ ) 显然：2βx －ψ＝０或２Ｎπ时，电压最大，V MAX =V （1+Γ） 2βx －ψ＝π或（２Ｎ－1）π时，电压最小，V MIN =V （1－Γ）

射频基础知识

第一部分射频基本概念 第一章常用概念 一、特性阻抗 特征阻抗是微波传输线的固有特性，它等于模式电压与模式电流之比。对于TEM波传输线，特征阻抗又等于单位长度分布电抗与导纳之比。无耗传输线的特征阻抗为实数，有耗传输线的特征阻抗为复数。 在做射频PCB板设计时，一定要考虑匹配问题，考虑信号线的特征阻抗是否等于所连接前后级部件的阻抗。当不相等时则会产生反射，造成失真和功率损失。反射系数(此处指电压反射系数)可以由下式计算得出： z1 二、驻波系数 驻波系数式衡量负载匹配程度的一个指标，它在数值上等于： 由反射系数的定义我们知道，反射系数的取值范围是0~1，而驻波系数的取值范围是1~正无穷大。射频很多接口的驻波系数指标规定小于1.5。 三、信号的峰值功率 解释：很多信号从时域观测并不是恒定包络，而是如下面图形所示。峰值功率即是指以某种概率出现的尖峰的瞬态功率。通常概率取为0.1%。

四、功率的dB表示 射频信号的功率常用dBm、dBW表示，它与mW、W的换算关系如下： dBm=10logmW dBW=10logW 例如信号功率为x W，利用dBm表示时其大小为 五、噪声 噪声是指在信号处理过程中遇到的无法确切预测的干扰信号（各类点频干扰不是算噪声）。常见的噪声有来自外部的天电噪声，汽车的点火噪声，来自系统内部的热噪声，晶体管等在工作时产生的散粒噪声，信号与噪声的互调产物。 六、相位噪声

相位噪声是用来衡量本振等单音信号频谱纯度的一个指标，在时域表现为信号过零点的抖动。理想的单音信号，在频域应为一脉冲，而实际的单音总有一定的频谱宽度，如下页所示。一般的本振信号可以认为是随机过程对单音调相的过程，因此信号所具有的边带信号被称为相位噪声。相位噪声在频域的可以这样定量描述：偏离中心频率多少Hz处，单位带宽内的功率与总信号功率相比。 例如晶体的相位噪声可以这样描述： 七、噪声系数 噪声系数是用来衡量射频部件对小信号的处理能力，通常这样定义：单元输入信噪比除输出信噪比，如下图：

射频基本知识

引 言 在进入射频测试前，让我们回顾一下单相交流电的基本知识。 一、 单相交流电的产生 在一组线圈中，放一能旋转的磁铁。当磁铁匀速旋转时，线圈内的磁通一会儿大一会 儿小，一会儿正向一会儿反向，也就是说线圈内有呈周期性变化的磁通，从而线圈两端即感生出一个等幅的交流电压，这就是一个原理示意性交流发电机。若磁铁每秒旋转50周，则电压的变化必然也是50周。每秒的周期数称为频率f ，其单位为赫芝Hz 。103Hz=千赫kHz,，106Hz=兆赫MHz ，109Hz=吉赫GHz 。 在示波器上可看出电压的波形呈周期性，每一个周期对应磁铁旋转一周。即转了2π弪，每秒旋转了f 个2π，称2πf 为ω（常称角频率，实质为角速率）。则单相交流电的表达式可写成： V=V m )sin(0?ω+t =V m )2sin(0?π+ft 式中V m (电压最大值)=2V e (有效值或V r.m.s.)。t 为时间（秒），0?为初相。 二、 对相位的理解 1、 由电压产生的角度来看 2设想有两个相同的单相发电机用连轴器连在一起旋转，当两者转轴（磁铁的磁极） 位置完全相同时，两者发出的电压是同相的。而当两者转轴错开0?角度时，用双线示波器来看，两个波形在时轴上将错开一个角度；这个角度就叫相位角或初相。相位领先为正，滞后为负。 2假如在单相发电机上再加一组线圈，两组线圈互成90°（也即两电压之间相位差 90°），即可形成两相电机。假如用三组线圈互成120°（即三电压之间，相位各差120°）即可形成三相电机。两相电机常用于控制系统，三相电机常用于工业系统。 2、 同频信号（电压）之间的叠加 当两个电压同相时，两者会相加；而反相时，两者会抵消。也就是说两者之间为复数运算关系。若用方位平面来表示，也就是矢量关系。矢量的模值（幅值）为标量，矢量的角度为相位。 虽然人们关心的是幅值，但运算却必须采用矢量。 虽然一般希望信号相加，但作匹配时，却要将反射信号抵消。 三、 射频 交流电的频率为50Hz 时，称为工频。20Hz 到20kHz 为音频，20kHz 以上为超声波 ，当频率高到100 kHz 以上时，交流电的辐射效应显著增强；因此100 kHz 以上的频率泛称射频。有时会以3 GHz 为界，以上称为微波。常用频段划分见附录。

1.2 无线射频基础知识介绍

●极低频 ELF (3Hz–30Hz) 极长波 100,000千米– 10,000千米潜艇通讯或直接转换成声音。 ●超低频 SLF (30Hz–300Hz) 超长波 10,000千米– 1,000千米直接转换成声音或交流输电系 统（50-60赫兹)。 ●特低频 ULF (300Hz–3KHz) 特长波 1,000千米– 100千米矿场通讯或直接转换成声音。 ●甚低频 VLF (3KHz–30KHz) 甚长波 100千米– 10千米直接转换成声音、超声、地球物理 学研究。 ●低频 LF (30KHz–300KHz) 长波 10千米– 1千米国际广播。 ●中频 MF (300KHz–3MHz) 中波 1千米– 100米调幅(AM)广播、海事及航空通讯。 ●高频 HF (3MHz–30MHz) 短波 100米– 10米短波、民用电台。 ●甚高频 VHF (30MHz–300MHz) 米波 10米– 1米调频(FM)广播、电视广播、航空通讯。 ●特高频 UHF (300MHz–3GHz) 分米波 1米– 100毫米电视广播、无线电话通讯、无线网络、 微波炉。 ●超高频 SHF (3GHz–30GHz) 厘米波 100毫米– 10毫米无线网络、雷达、人造卫星接收。 ●极高频 EHF (30GHz–300GHz) 毫米波 10毫米– 1毫米射电天文学、遥感、人体扫描安检 仪。 ●300GHz以上 - 红外线、可见光、紫外线、射线等。

●构成数据的最小单位是比特，发射机采用某种方式发送0和1，以便在两地之间传输数 据。交流或直流信号本身不具备传输数据的能力，不过如果信号发生哪怕是微小的波动或变化，发送端和接收端就可以将信号解析出来，从而成功地收发数据。转换后的信号可以区分0和1，一般将其称为载波信号。调整信号以产生载波信号的过程称为调制。 ●载波是指被调制以传输信号的波形，一般为正弦波。一般要求正弦载波的频率远远高于 调制信号的带宽，否则会发生混叠，使传输信号失真。 ●可以这样理解，我们一般需要发送的数据的频率是低频的，如果按照本身的数据的频率 来传输，不利于接收和同步。使用载波传输，我们可以将数据的信号加载到载波的信号上，接收方按照载波的频率来接收数据信号，有意义的信号波的波幅与无意义的信号的波幅是不同的，将这些信号提取出来就是我们需要的数据信号（调制与解调，后面内容有涉及）。 ●可以对电波的3种分量进行调制以产生载波信号，这3种分量是振幅、频率和相位。

射频(RF)基础知识

●什么是RF？ 答：RF 即Radio frequency 射频，主要包括无线收发信机。 2. 当今世界的手机频率各是多少（CDMA，GSM、市话通、小灵通、模拟手机等）？ 答：EGSM RX: 925-960MHz, TX:880-915MHz； CDMA cellular(IS-95)RX: 869-894MHz, TX:824-849MHz。 3. 从事手机Rf工作没多久的新手，应怎样提高？ 答：首先应该对RF系统(如功能性)有个系统的认识，然后可以选择一些芯片组，研究一个它们之间的连通性(connectivities among them)。 ● 4. RF仿真软件在手机设计调试中的作用是什么？ 答：其目的是在实施设计之前，让设计者对将要设计的产品有一些认识。 5. 在设计手机的PCB时的基本原则是什么？ 答：基本原则是使EMC最小化。 6. 手机的硬件构成有RF/ABB/DBB/MCU/PMU，这里的ABB、DBB和PMU等各代 表何意？ 答：ABB是Analog BaseBand， DBB是Ditital Baseband，MCU往往包括在DBB芯片中。 PMU是Power Management Unit,现在有的手机PMU和ABB在一个芯片上面。将来这些芯片(RF,ABB,DBB,MCU,PMU)都会集成到一个芯片上以节省成本和体积。 7. DSP和MCU各自主要完成什么样的功能？二者有何区别？ 答：其实MCU和DSP都是处理器，理论上没有太大的不同。但是在实际系统中，基于效率的考虑，一般是DSP处理各种算法，如信道编解码，加密等，而MCU处理信令和与大部分硬件外设（如LCD等）通信。 8. 刚开始从事RF前段设计的新手要注意些什么？ 答：首先，可以选择一个RF专题，比如PLL，并学习一些基本理论，然后开始设计一些简单电路，只有在调试中才能获得一些经验，有助加深理解。 9. 推荐RF仿真软件及其特点？ 答：Agilent ADS仿真软件作RF仿真。这种软件支持分立RF设计和完整系统设计。 详情可查看Agilent网站。 10. 哪里可以下载关于手机设计方案的相应知识，包括几大模快、各个模块的功能以 及由此对硬件的性能要求等内容？ 答：可以看看https://www.wendangku.net/doc/8318829633.html,和https://www.wendangku.net/doc/8318829633.html,，或许有所帮助。关于TI的wireless solution,可以看看https://www.wendangku.net/doc/8318829633.html,中的wireless communications.

射频开关基础知识详细讲解

射频开关基础知识详细讲解 射频和微波开关可在传输路径内高效发送信号。此类开关的功能可由四个基本电气参数加以表征。 虽然多个参数与射频和微波开关的性能相关，然而以下四个由于其相互间较强的相关性而被视为至关重要的参数：隔离度，插入损耗，开关时间，功率处理能力。 隔离度即电路输入端和输出端之间的衰减度，是衡量开关截止有效性的指标。插入损耗（也称传输损耗）为开关处于导通状态下时损耗的总功率。由于插入损耗可直接导致系统噪声系数的增大，因此对于设计者而言，插入损耗是最为关键的参数。 开关时间是指开关从“导通”状态转变为“截止”状态以及从“截止”状态转变为“导通”状态所需要的时间。该时间上可达高功率开关的数微秒级，下可至低功率高速开关的数纳秒级。开关时间的最常见定义为自输入控制电压达到其50%至最终射频输出功率达到其90%所需的时间。此外，功率处理能力定义为开关在不发生任何永久性电气性能劣化的前提下所能承受的最大射频输入功率。

图示为使用12个不同SMA母同轴连接器的单刀十二掷机电式开关一 例 射频和微波开关可分为机电式继电器开关以及固态开关两大类。这些开关可设计为多种不同构型——从单刀单掷到可将单个输入转换成16种不同输出状态的单刀十六掷，或更多掷的构型。切换开关为一种双刀双掷构型的开关。此类开关具有四个端口以及两种可能的开关状态，从而可将负载在两个源之间切换。 机电式继电器开关的插入损耗较低（《0.1dB），隔离度较高（》 85dB），且可以毫秒级的速度切换信号。此类开关的主要优点在于，其可在直流~毫米波（》50 GHz）频率范围内工作，而且对静电放电不敏感。此外，机电式继电器开关可处理较高的功率水平（达数千瓦的峰值功率）且不发生视频泄漏。

射频及传输线基础知识.doc

传输线的基本知识 传输射频信号的线缆泛称传输线，常用的有两种:双线与同轴线。频率更高则会用到微 带线与波导，虽然结构不同，用途各异，但其基本传输特性都由传输线公式所表征。 不妨先让我们作一个实验，在一台PNA3620上测一段同轴线的输入阻抗。我们会发现 在某个频率上同轴线末端开路时其输入阯抗却呈现短路，而末端短路时入端反而呈现开路。 通过这个实验可以得到儿个结论或想法：首先，这个现象按低频常规电路经验看是想不通 的，因此一段线或一个网络必须在使用频率上用射频仪器进行测试才能反映其真实情况。 其二，出现这种现象时同轴线的长度力测试频率下的X/ 4或其奇数倍；因此传输线的特 性通常是与长度的波长数有关，让我们习惯用波长数来描述传输线长度，而不是绝对长度, 这样作就更通用更广泛一些。最后，这种现象必须通过传输线公式来计算（或阯抗圆图来 查出），熟悉传输线公式或圆阁是射频、天馈线工作者的基本功。 传输线公式是由著名的电报方程导出的，在这里不作推导而直接引用其公式。对于一 般工程技术人员，只耑会利用公式或圆图即可。 这里主要讲无耗传输线，有耗的用得较少，就不多提了。 射频器件（包括天线）的性能是与传输线（也称馈线）有关的，射频器件的匹配过程 是在传输线上完成的，可以说射频器件是离不幵传输线的。先熟悉传输线是合理的，而电 路的东西是比较具体的。即使是天线，作者也尽量将其看成是个射频器件来处理，这种作 法符合一般基层工作者的实际水平。 1.1传输线基本公式 1. 电报方程 对于一段均匀传输线，在有关书上可 查到，等效电路如图1-1所示。根据线的 微分参数可列出经典的电报方程，解出的 结果为： ? x 为距离或长度，由负载端起算，即负载端的x 为0 ? r= a + j 3 , r 为传播系数，a 为袞减系数，P 为相移系数。无耗时r = jf3. —般 情况不常用无 耗线來进行分析，这样公式简单一些，也明确一些，或者说理想化一些。而这 样作实际上是可行的，真要计算衰减时，再把衰减常数加上。 ? Z 。为传输线的特性阻抗。 ? 2，为源的输出阻抗（或源闪阻），通常假定亦为Z 。；若不是Z 。，其数值仅影响线 上电 压的幅度大小，并不影响其分布曲线形状。 图1.1等效电路 V, 1 (V 2+I 2Z 0) e ,x + 1 (V 2-I 2Zo)e'r, 2 2 T: 1 (V 2+I 2Z 0) e rx - 1 -(V 2-I,Zo)e'r 2Z n 2Z n o ^0 (1-1) (1-2)

基本射频和天线基础知识

基本射频知识

培训目录 移动通信频谱划分 射频几个基本参数 无源器件基本知识

电信和广播电视的工作频带分配

移动通信频率 FDMA 30 kHz Frequency Time 1 2 3 1 TDMA 30 kHz Frequency Time 1.23 MHz Frequency Time CDMA 多址方式

当前中国2G与3G频谱分配 DCS1800 Rx 1710 –1785 DCS1800 Tx 1805 –1880 8 2 5 - 8 3 5 8 3 5 - 8 3 9 8 7 - 8 8 8 8 - 8 8 6 8 9 - 9 3 9 3 - 9 9 9 3 1 - 9 3 5 9 3 5 - 9 4 8 9 4 8 - 9 5 4 9 5 4 - 9 6 0 8 3 9 - 8 4 5 8 8 6 - 8 9 9 9 - 9 1 5 R e s e r v e d TACS-C (Rx) AMPS-A (Rx) 825-835 AMPS-B (Rx) 835-845 TACS-A (Rx) 890-897.5 TACS-B (Rx) 897.5-905 GSM (Rx) 905-915 TACS-A (Tx) 935-942.5 TACS-B (Tx) 942.5-950 GSM (Tx) 950-960 TACS-C (Tx) 924-935 联通 CDMA CT2 (空)中移动GSM 联通 GSM M O R G S M - R 中移动GSM联通 GSM AMPS-A (Tx) 870-880 AMPS-B (Tx) 880-890 M O R G S M - R 联通 CDMA r e s e r v e 保 留 中移动联通 信产部 尚未发放 美国标准中国电信 ITU标准 TDD 频谱 C M C C D C S 1 8 T D D T D - S C D M A DCS 1800 未发放联 通 D C S 1 8 DCS 1800 未发放联 通 D C S 1 8 中 移 动 D C S 1 8 SCD MA 中国 电信 CDM A WLL PCS1900 Rx 1850 -1910 PCS1900 Tx 1930 -1990 中 移 动 D C S 1 8 I T U M S S 1 9 8 - 2 1 PHS 1 8 5 - 1 8 2 1 9 - 1 9 1 1 8 5 - 1 8 6 5 1 8 6 5 - 1 8 8 1 8 8 - 1 9 1 9 4 5 - 1 9 6 1 9 6 - 1 9 8 1 7 1 - 1 7 2 5 1 7 4 5 - 1 7 5 5 1 8 4 - 1 8 5 1 7 5 5 - 1 7 8 5 1 7 8 5 - 1 8 5 2 1 - 2 2 5 1 9 8 - 2 1 1 9 1 - 1 9 2 CDMA PCS ITU IMT-2000 Rx 1920 -1980 中国 电信 CDM A WLL 2 1 1 - 2 1 7 2 3 - 2 4 ITU IMT-2000 Tx 2110 -2170 FDD 补充频段 TDD 主要 FDD 补充频段 FDD 主要频段 FDD 主要频段 TDD 主要频段 TDD 补充 信产部 3G规划

传输线的基本知识

三维工程技术培训讲义1 传输线及馈线介绍 传输线及馈线技术指标 三维工程技术培训讲义 2 传输线及馈线 三维工程技术培训讲义3 传输线及馈线三维工程技术培训讲义 4 超短波段的传输线一般有两种：平行线传输线和同轴电缆传输线（微波传输线有波导和微带等）。平行线传输线通常由两根平行的导线组成。它是对称式或平衡式的传输线。这种低频信号线路。 传输线的种类 三维工程技术培训讲义5 无限长传输线上各点电压与电流的比值等于特性阻抗，用符号Ｚ。表示。同轴电缆的特性阻抗 传输线的特性阻抗 三维工程技术培训讲义 6 信号在馈线里传输，除有导体的电阻损耗外，还有绝缘材料的介质损耗。这两种损耗随馈线长度的增加和工作10×log(Ｐ。/Ｐ　)(分贝)。 馈线衰减常数

三维工程技术培训讲义7 置。 匹配的概念三维工程技术培训讲义 8 50 ohms 匹配和失配例 三维工程技术培训讲义9当馈线和天线匹配时，高频能量全部被负载吸收，馈线上只有入射波，没有反射波。馈线上反射损耗三维工程技术培训讲义 10 9.5 W 50 ohms 朝前: 10W 返回: 0.5W 这里的反射损耗为10log(10/0.5) = 13dB 反射损耗示例 三维工程技术培训讲义11 在不匹配的情况下,馈线上同时存在入射波和反射波。两者叠加，在入射波和反射波相位相同的地方振幅相加最大，形成波腹；而在入射波和反射波相位相反的地方振幅相减为最小，形成波节。其它各点的振幅则介于波幅与波节之间。这种合成波称为驻波。反射波和入射波幅度之１，匹配也就越好。馈线的电压驻波比 三维工程技术培训讲义 12 驻波比、反射损耗和反射系数

射频基础知识点

一、频谱分析仪部分 什么是频谱分析仪？ 频谱分析仪是研究电信号频谱结构的仪器，用于信号失真度、调制度、谱纯度、频率稳定度和交 调失真等信号参数的测量，可用以测量放大器和滤波器等电路系统的某些参数，是一种多用途的 电子测量仪器。我们现在所用的频谱仪大部分是扫频调谐超外差频谱分析仪。 中 频谱仪工作原理 输入信号经衰减器以限制信号幅度，经低通输入滤波器滤除不需的频率，然后经混频器与本振 （L0）信号混频将输入信号转换到中频（IF）。LO的频率由扫频发生器控制。随着LO频率的改变，混频器的输出信号（它包括两个原始信号，它们的和、差及谐波，）由分辨力带宽滤波器滤出本振 比输入信号高的中频，并以对数标度放大或压缩。然后用检波器对通过IF滤波器的信号进行整 流，从而得到驱动显示垂直部分的直流电压。随着扫频发生器扫过某一频率范围，屏幕上就会画出一条迹线。该迹线示出了输入信号在所显示频率范围内的频率成分。 输入衰减器 保证频谱仪在宽频范围内保持良好匹配特性，以减小失配误差；保护混频器及其它中频处理电路，防止部件损坏和产生过大的非线性失真。 混频器 完成信号的频谱搬移，将不同频率输入信号变换到相应中频。在低频段（＜3GHz）利用高混频和低通滤波器抑制镜像干扰；在高频段（＞3GHz）利用带通跟踪滤波器抑制镜像干扰。 本振（L0） 它是一个压控振荡器，其频率是受扫频发生器控制的。其频率稳定度锁相于参考源。 扫频发生器 除了控制本振频率外，它也能控制水平偏转显示，锯齿波扫描使频谱仪屏幕上从左到右显示信号， 然后重复这个扫描不断更新迹线。扫频宽度（Span）是从左fstart到右fstopIO格的频率差，例如：

11个基础知识点了解传输线

11个基础知识点了解传输线 1.什么是传输线？ 传输线：用来引导传输电磁波能量和信息的装置。 传输线的基本要求：传输损耗小，传输效率高；工作带宽宽等 低频时，使用普通的双导线就可以完成传输；高频时，因工作频率的升高，导线的趋肤效应和辐射效应的增大，使得在高频和高频以上的必须采用完全不同的传输形式。 2.对传输线的要求？ 工作带宽和功率容量满足工作频率的最小要求、稳定性好、损耗小、尺寸小和成本低。 实际工作中：米波或分米波采用双导线或同轴线； 厘米波范围内采用空心金属波导管、微带线或带状线等； 毫米波范围采用空心金属波导管、介质波导、介质镜像线或微带线； 光频段波采用波导（光纤）； 3.什么是传输线模型？ 以TEM导模的方式传送电磁波能量或信号的行系统。 传输线在电路中相当于一个二端口网络，一个端口连接信号源，通常称为输入端，另一个端口连接负载，称为输出端。 特点：横向尺寸<<工作波长 结构：平行双导线 4.为什么要用传输线理论？ 工作在高频时，必须要考虑传输距离对信号幅度相位（频域）和波形时延（时域）的影响。它是相对于场理论，简化了的模型。不包括横向（垂直于传输线的截面）场分布的信息，保留了纵向（沿传输线方向）的波动。对于许多微波工程中各种器件，运用传输线理论这种简单的模型可以进行较有效和简洁的计算，帮助分析工程问题。 A.首先要知道两个概念 长线：指传输线的几何尺寸和工作波长的比值≥0.05； 短线：几何长度与工作波长相比可以忽略不计≤0.05。 长线我们用分布参数来分析；短线我们用集总参数分析。

B.与电路理论和场理论的区别：电路理论<传输线理论<场理论 电路理论：基尔霍夫定律+电路元件 计算速度快；可靠度低，应用范围受限 场理论：麦克斯韦方程组+边界条件 逻辑上严谨，计算复杂，计算速度慢 传输线理论：“化场为路” 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。从传输线方程出发，求出满足边界条件的电压、电流的波动方程解，得出沿线等效电压、电流表达式分析其特性。 5.传输线理论包括哪些内容？ 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。基本内容包括： A.基本方程：电压、电流的变化规律及其相互关系的微分方程。 传输载体对传输信号的影响，分布参数影响到多样的系统设计。 B.分布参数阻抗（传输线理论的实质） 高频时，传输线的各部分都存在有电容、电感、电阻和电导，也就是说，这个时候传输线和阻抗元件融为一体，他们构成的是分布参数电路，即在传输线上有储能、有损耗。当电流流过导线，导线发热，因此表面导线本身有分布电阻（单位长度的电阻用R 1表示）当电流流过导线，形成磁场，因此导线上存在分布电感的效应（单位长度的电感用L 1表示）两导线间有电压，形成电场，因此导线间存在分布电容的效应（单位长度的电感用C 1表示）材料不能完全绝缘，存在漏电流，因此导线间有分布电导（单位长度分布电导用G 1表示） C.无耗工作状态 当R 1=0、G 1=0时 D.有耗工作状态 E.Smith 圆图 F.阻抗匹配 6.传输线的基本性能参数 特性阻抗Z 0：传输线上导行波的电压与电流之比（与工作频率、本身结构和材料有关） 输入阻抗Z in ：传输线上任意一点处的电压与电流之比 传输功率P：表征信号输入与输出的指标 反射系数Γ：反射波电压与入射波电压之比（取值范围0≤|Γ|≤1） 驻波比ρ：传输线上电压（或电流）的最大值和最小值之比（取值范围0≤ρ≤∞） 7.传输线分类？ A.双导体传输线，又称横电磁波（TEM 波）传输线 由两根或两根以上平行导体构成，主要包括平行双导线、同轴线、带状线等，常用波段米波、分米波、厘米波。

射频基础知识知识讲解

第一部分 射频基础知识 目录 第一章与移动通信相关的射频知识简介 (1) 1.1 何谓射频 (1) 1.1.1长线和分布参数的概念 (1) 1.1.2射频传输线终端短路 (3) 1.1.3射频传输线终端开路 (4) 1.1.4射频传输线终端完全匹配 (4) 1.1.5射频传输线终端不完全匹配 (5) 1.1.6电压驻波分布 (5) 1.1.7射频各种馈线 (6) 1.1.8从低频的集中参数的谐振回路向射频圆柱形谐振腔过渡 (9) 1.2 无线电频段和波段命名 (9) 1.3 移动通信系统使用频段 (9) 1.4 第一代移动通信系统及其主要特点 (12) 1.5 第二代移动通信系统及其主要特点 (12) 1.6 第三代移动通信系统及其主要特点 (12) 1.7 何谓“双工”方式？何谓“多址”方式 (12) 1.8 发信功率及其单位换算 (13) 1.9 接收机的热噪声功率电平 (13) 1.10 接收机底噪及接收灵敏度 (13) 1.11 电场强度、电压及功率电平的换算 (14) 1.12 G网的全速率和半速率信道 (14) 1.13 G网设计中选用哪个信道的发射功率作为参考功率 (15) 1.14 G网的传输时延，时间提前量和最大小区半径的限制 (15)

1.15 GPRS的基本概念 (15) 1.16 EDGE的基本概念 (16) 第二章天线 (16) 2.1天线概述 (16) 2.1.1天线 (16) 2.1.2天线的起源和发展 (17) 2.1.3天线在移动通信中的应用 (17) 2.1.4无线电波 (17) 2.1.5 无线电波的频率与波长 (17) 2.1.6偶极子 (18) 2.1.7频率范围 (19) 2.1.8天线如何控制无线辐射能量走向 (19) 2.2天线的基本特性 (21) 2.2.1增益 (21) 2.2.2波瓣宽度 (22) 2.2.3下倾角 (23) 2.2.4前后比 (24) 2.2.5阻抗 (24) 2.2.6回波损耗 (25) 2.2.7隔离度 (27) 2.2.8极化 (29) 2.2.9交调 (31) 2.2.10天线参数在无线组网中的作用 (31) 2.2.11通信方程式 (32) 2.3．网络优化中天线 (33) 2.3.1网络优化中天线的作用 (33) 2.3.2天线分集技术 (34) 2.3.3遥控电调电下倾天线 (1) 第三章电波传播 (3) 3.1 陆地移动通信中无线电波传播的主要特点 (3) 3.2 快衰落遵循什么分布规律，基本特征和克服方法 (4)

关于传输线的一些基本常识

关于传输线的一些基本常识 最近，常有朋友询问天线制作中有关电缆连接方面的一些问题，我想在这里谈一些个人的体会。其实，本人觉得这些问题的提出，主要是缺乏长线、短线的概念造成的。首先介绍两个特殊的传输线段：１／４波长传输线和１／２波长传输线，见下图。 图中是一段１／４波长传输线，例如我们常用的７５Ω和５０Ω射频同轴电缆，选取一定的长度，便可成为某一频点的１／４波长传输线。这一段传输线在对应的频点上有一非常重要的特性：Ａ端短路时，Ｂ端阻抗呈无限大；Ｂ端短路时，Ａ端阻抗呈无限大。同理，一端开路时，另一端阻抗呈无限小。 这一特性同样也适用于下图所示的平行传输线，例如早些年常用的３００Ω平衡传输线。 １／４波长线的这种特性有时能为我们带来极大的方便，如下图的半波振子天线就利用了这一特性。

上左图为常用的由两根金属条或金属管构成的半波振子天线，这种天线不象折合振子天线那样有零电位点可共固定之用，用上右图所示的方法就能很好地解决问题。虚线内的结构可看作下端短路的１／４波长传输线，上端阻抗呈无限大，正好可用来作为固定半波振子支撑结构。 于是，下图的结构也就很容易理解了。 再看下图的2.4GHz频段馈源，便是这种结构。

微波馈线系统 1/4波长的传输线有其特殊性。我们知道，传输线的输入阻抗与其长度有关，假设传输线的长度为l 相位常数为α，特性阻抗为Z c ，负载为Z o ，则该传输线的输入阻抗为 假设图中的阶梯式阻抗变换器其两节1/4波长同轴线外导体内径分别为D 1和D 2，相应的特性阻抗分别为Z c1和Z c2。且左端第一节1/4同轴线的输入阻抗与输入端所接同轴电缆的阻抗相匹配，即Z i1=Z 1=75Ω。而第二节1/4一波长同轴线的输出阻抗与输出端所接同轴电缆的阻 抗相匹配，即Z o2=Z o2=50Ω。同时为使两节1/4同轴线之间匹配，应有第一节1/4波长同轴线的输出阻抗等于第二节的特 性阻抗，而第二节1/4波长同轴线的输入阻抗等于第一节的特性阻抗，即Z o1=Z c2、Z i1=Z c1。因此可建立以下联立式 将Z c1=65Ω、Z c2=57Ω以及d =7mm ，带入公式（3-11）可计算的D 1和D 2，即阶梯式阻抗变换器中两节1/4波长同轴线的外导体内径大小。 阶梯式阻抗变换器结构剖面图

传输线的基本概念

第四讲传输线的基本概念 传输线的几个基本概念 连接天线和发射机输出端（或接收机输入端）的电缆称为传输线或馈线。传输线的主要任务是有效地传输信号能量，因此，它应能将发射机发出的信号功率以最小的损耗传送到发射天线的输入端，或将天线接收到的信号以最小的损耗传送到接收机输入端，同时它本身不应拾取或产生杂散干扰信号，这样，就要求传输线必须屏蔽。 顺便指出，当传输线的物理长度等于或大于所传送信号的波长时，传输线又叫做长线。4.1 传输线的种类 超短波段的传输线一般有两种：平行双线传输线和同轴电缆传输线；微波波段的传输线有同轴电缆传输线、波导和微带。平行双线传输线由两根平行的导线组成它是对称式或平衡式的传输线，这种馈线损耗大，不能用于UHF频段。同轴电缆传输线的两根导线分别为芯线和屏蔽铜网，因铜网接地，两根导体对地不对称，因此叫做不对称式或不平衡式传输线。同轴电缆工作频率范围宽，损耗小，对静电耦合有一定的屏蔽作用，但对磁场的干扰却无能为力。使用时切忌与有强电流的线路并行走向，也不能靠近低频信号线路。 4.2 传输线的特性阻抗 无限长传输线上各处的电压与电流的比值定义为传输线的特性阻抗，用Ｚ0 表示。 同轴电缆的特性阻抗的计算公式为 Ｚ。＝〔60/√εr〕×Log ( D/d ) [ 欧]。 式中，D 为同轴电缆外导体铜网内径；

d 为同轴电缆芯线外径； εr为导体间绝缘介质的相对介电常数。 通常Ｚ0 = 50 欧，也有Ｚ0 = 75 欧的。 由上式不难看出，馈线特性阻抗只与导体直径D和d以及导体间介质的介电常数εr有关，而与馈线长短、工作频率以及馈线终端所接负载阻抗无关。 4.3 馈线的衰减系数 信号在馈线里传输，除有导体的电阻性损耗外，还有绝缘材料的介质损耗。这两种损耗随馈线长度的增加和工作频率的提高而增加。因此，应合理布局尽量缩短馈线长度。 单位长度产生的损耗的大小用衰减系数β表示，其单位为dB / m （分贝／米），电缆技术说明书上的单位大都用dB / 100 m（分贝／百米） . 设输入到馈线的功率为Ｐ1 ，从长度为L（m ）的馈线输出的功率为Ｐ2 ，传输损耗TL 可表示为：TL ＝10 ×Lg ( Ｐ1 /Ｐ2 ) ( dB ) 衰减系数为β＝TL / L ( dB / m ) 例如，NOKIA 7 / 8英寸低耗电缆，900MHz 时衰减系数为β＝4.1 dB / 100 m ，也可写成β＝3 dB / 73 m ，也就是说，频率为900MHz 的信号功率，每经过73 m 长的这种电缆时，功率要少一半。 而普通的非低耗电缆，例如，SYV-9-50-1，900MHz 时衰减系数为β＝20.1 dB / 100 m ，也可写成β＝3 dB / 15 m ，也就是说，频率为900MHz 的信号功率，每经过15 m 长的这种电缆时，功率就要少一半！