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射频与微波技术原理与应用培训教材
华东师X大学微波研究所
一、Maxwell(麦克斯韦)方程
Maxwell方程是经典电磁理论的根本方程，是解决所轴线中相速度Vp和信号传播速度大小相等。
〔4〕波导波长λg (Waveguide wavelength)
传输线中相邻同相位面之间的距离，称为波导波长，即
()
在同轴线中，波导波长λg等于自由空间的工作波长。
4、传输线的工作参数
主要包括输入阻抗、反射系数〔回波损耗、插入损耗等〕、驻波系数(VSWR)、驻波相位等；
〔1〕输入阻抗Zin〔Input impedance〕
定义：从某处向终端负载看进去的阻抗，又称分布参数阻抗。
特点：不能直接测量
()
对于无耗线R1=G1=0，有
〔〕
结论
①.输入阻抗Zin随z而变，且与负载有关，阻抗不能直接测量。
②.传输线段具有阻抗变换作用。
③.无耗线的阻抗呈周期性变化，具有λ/4变换性和λ/2重复性。假如z=nλ/2，如此
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Zin=ZL；假如z=λ/4+ nλ/2，如此。阻抗的λ/4变换性可用于两段不同特性阻抗传输线之间的阻抗匹配中，即λ/4阻抗变换器。单节λ/4阻抗变换器是窄带匹配器，两节或多节λ/4阻抗变换器是宽带匹配器。
(2) 反射系数Г (Reflection coefficient)
定义：传输线上某点处的反射波电压(或电流)与该点的入射波电压〔或电流〕之比。
〔〕
〔〕
某一点的输入阻抗和反射系数是一一对应的。
在传输线理论中，讨论任意一个参量都是对某一个参考面而言的。在无耗均匀传输线中，反射系数的模处处相等，也就是说，反射系数的模在均匀传输线上是不变的。
回波损耗(return loss)：回波损耗又称反射损耗，用Lr表示，即
〔〕
引入回波损耗概念以后，反射系数的大小就可用dB形式来表示。应当注意的是，由式()可见，回波损耗Lr〔dB〕为正值。但在实际测量中，得到的结果常常用负值表示，这点要注意，例如回波损耗为－20dB。
匹配负载〔Г＝0〕的回波损耗为∞dB，表示无反射波功率，负载吸收100％的入射功率；全反射负载〔〕的回波损耗为0dB，表示全部入射功率被反射掉，负载吸收的入射功率为零。
〔3〕传输系数T
定义：通过传输线上某处的传输电压或电流与该处的入射电压或电流之比，即
〔〕
传输系数T与反射系数Г的关系： T=1+Г
插入损耗(insertion loss)LI常通过射频电路中两点之间的传输系数来表征，即
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〔dB〕 ()
〔4〕驻波系数ρ
又称电压驻波比VSWR〔voltage standing wave ratio〕。
定义：传输线上电压最大值与电压最小值之比，即
〔〕
当时，VSWR ＝1；当时，VSWR=∞,驻波系数与反射系数一样，可用来描述传输线的工作状态。
当传输线的特性阻抗Zc一定时，传输线终端的负载阻抗与驻波系数一一对应，即
〔〕
其中lmin为距离负载出现第一个电压最小值的位置。
5、无耗传输线的三类工作状态
传输线终端接不同负载阻抗时，有三种不同的工作状态，即行波状态、驻波状态和行驻波状态。这些不同工作状态的特性对射频、微波电路的分析和设计极为有用。
〔1〕行波状态
当终端负载等于传输线的特性阻抗时，即ZL=ZC, 传输线为行波状态，如图3所示。
此时ГL=0，VSWR=1。
特点：
① 电压、电流的振幅沿线不变；
② 沿线各点的Zin(z)均等于传输线的特性阻抗ZC；
③ 只有入射波,没有反射波,入射功率全被负载吸收；
④ 沿线电压和电流的相位随z增加连续滞后,电压和电流的相位相等。
行波状态是射频、微波系统的理想工作状态，实际上很难实现。
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〔2〕驻波状态
当终端短路、开路或纯电抗负载时，传输线上为驻波状态。
① 终端短路
，此时，如图4所示。终端为电压最小值，电流最大值，且最小值为零，驻波分布的周期为λ/2。其输入阻抗：
〔〕