射频及微波基础知识.pdf

第二章 射频与微波基础知识 传输线 传输线阻抗变换 二端口网络与S参数 Smith圆图 阻抗匹配 第二章 Z. Q. LI 1 传输线(Transmission Lines) 分布(distributed)系统与集总(lumped)系统 ─环路电压和节点电流定律在任何时候都成立吗？ 当然，如果模型正确的话。 ─任何电路、元器件、连接线本质上都是分布系统，在某些条件下它们 的分布特性可以被忽略，正如在某些条件下微积分可以简化为四则运算 ─对于一条长度为l 的低损耗连接线和波长为λ的信号 • 当l 0.1 λ，连线可以看成理想的电路连接线(阻抗为0的集总系统) • 当l 0.1 λ，我们认为它是一个分布系统——传输线 IC Design需要传输线知识吗？ ─空气中1GHz信号的波长为30cm，芯片的尺寸以mm计，因此在这个频 段附近(lower GHz)的RFIC 内部通常还不需要考虑传输线效应 ─空气中10GHz信号的波长为3cm，芯片的尺寸以mm计，不能满足l 0.1 λ条件，需要考虑传输线效应 第二章 Z. Q. LI 2 传输线(Transmission Lines) ─ 当频率高到一定程度，电路中存在较长的连线，或者需要精确分析电路的 工作情况，即使是IC设计也不得不使用传输线理论 ─IC与外界连接时(不论是测试还是实际应用)都将用到传输线 ─传输线现象是典型的高频现象，传输线理论是理解高频电路、信号和系统 的基础和重点 抽象的传输线 ─一根信号线和地(线或面)就组成了传输线 ─ 电磁波将沿信号线传输并被限制在信号线和地之间 第二章 Z. Q. LI 3 传输线(Transmission Lines) 具体的传输线 ─ 同轴线或同轴电缆(coaxial cable)，平行双线(twin-lead, two wire) ─ 微带线 (microstrip)，共面波导(co-planar wave guide, CPW) 第二章 Z. Q. LI 4 传输线(Transmission Lines) 传输线电路模型：L 、C、R、G分布系统 R——两根导线每单位长度具有的电阻， x x +Δx 其单位为Ω/m 。 L——两根导线每单位长度具有的电感， 其单位为H/m。 G——每单位长度导线之间具有的电导， 其单位为S/m。 C——每单位长度导线之间具有的电容， 其单位为F/m。 I (x ) R1 L1 I (x +Δx ) V( x) G V( x+Δx) R L 2 2 x x +Δx 第二章