微波傳輸線的特性及應用研究

摘 要：微波信號由傳輸線長度比傳輸信號波長的值確定，通常情況下信號路徑長度<1/6有效波長可判定該傳輸線為微波信號傳輸。微波傳輸線是高頻信號測量中一項很重要的電路裝置。本文先闡述了微波的概論，并分析了傳輸線理論。最后分析研究了微波傳輸線的應用。

關鍵詞：微波傳輸線；特性；應用研究

1 微波概論

1.1 微波的特性

微波是一種高頻率的電磁波，通常情況下為300MHz至300GHz，微波的波長很短，一般在微波頻段中，其頻率相對較高，而繞射能力卻相對較弱，因此主要利用微波于視距范圍進行信號的直線傳播，也稱為視距傳播。微波技術的關鍵理論就是微波傳輸理論[1]。

1.2 微波傳輸線

微波傳輸線是基本的微波器件，微波傳輸線主要用來進行微波信號、微波能量的傳遞。矩形波導、圓波導、平行雙線、帶狀線、微帶線以及同軸線都是常用的微波傳輸線。微波傳輸線是一項引導電磁波沿特定方向傳輸的系統，所以需要滿足麥克斯韋方程及導體、介質的邊界條件，也就是說，需要滿足的這兩點條件決定了導行電磁波的傳輸特性以及電磁場的分布規律。

2 傳輸線理論

2.1 傳輸線方程

接有信號源、負載的傳輸線電路如圖1所示。

式中的？祝Z表示電壓反射系數，反映了終端在負載狀況下入射波造成的反射情況。

（4）特性阻抗。特性阻抗是指單獨的電壓、電流入射波的比，一般為復數，虛部和傳輸線損耗相關，實部對傳輸線上傳輸的能量起到了決定性的作用[2]。

3 微波傳輸線的應用

微波測量中的微波傳輸線匹配情況意義重大，通常情況下對于高頻信號幅度信息及傳遞均需要利用微波傳輸線，傳輸線駐波會影響到測量的誤差。一旦傳輸線、負載、信號源等形成的微波測量系統中的負載不能和傳輸線相匹配，就會形成駐波，不但會降低傳輸線功率容量，還會將傳輸線的衰減程度增加，導致信號源頻率及輸出不穩定，難以獲得全部入射功率[3]。

3.1 駐波造成的測量值的影響

實際進行高頻信號檢測的時候，需要檢測高頻信號發生器輸出功率、高頻衰減器、掃頻儀寄生調幅系數、調制參數調幅度、超高頻毫伏表等，確保這些狀態良好能夠對微波傳輸線作用的發揮起到重要作用，需要采用適合的微波傳輸線實施測量。如果是頻率不太高的情況下，選用BNC傳輸線測量，如果頻率≥200MHz需要選用N型同軸線測量。頻率升高會帶動傳輸線的損耗程度，駐波系數增加會引起誤差增加。

高頻功率測量過程中，采用的傳輸線路不同，測量得到的結果也不相同。傳輸線駐波大時會產生較大的測量功率誤差。在微波測量時不同頻段采用相對應的傳輸線，能夠確保微波傳輸測量得到的結果具有準確性。例如2.4mm同軸線、平接頭傳輸線、k型頭都是微波頻段中常用的傳輸線[4]。如果是小傳遞標準的微波，電阻功分器、定向耦合器等也具有定標作用，不可忽視。采用微波網絡分析儀里特有的標準校準件可確保傳輸系統的匹配性良好，可以將測量誤差極大的降低。

3.2 50？贅阻抗和75？贅阻抗之間的換算

實際檢測時候通常會遇到這樣的問題，比如標準儀表多為50 阻抗，電視信號源大多為75？贅阻抗，這時候阻抗顯然不能匹配。通常情況下需要利用阻抗變換器換算，使之匹配，將測量問題解決。我們采用以下方法分析。圖2為信號源和負載的連接示意圖。

通過式（15）、式（16）可知，如果負載阻抗RL=75 ，產生的電壓比負載阻抗RL=50？贅時大1.57dB，端電壓則+4.43dB=電動勢。

綜上所述，在實際測量過程中，最好先利用網絡分析儀對高頻傳輸線以及阻抗進行測量，如果與駐波要求相符合再進行測量，這樣能夠將測量誤差極大的降低。

4 總結

微波信號由傳輸線長度比傳輸信號波長的值確定，通常情況下信號路徑長度<1/6有效波長可判定該傳輸線為微波信號傳輸[5]。在高頻信號測量過程中，微波傳輸線發揮了重要的作用。高頻功率測量過程中，采用的傳輸線路不同，測量得到的結果也不相同。需要依據微波頻率進行傳輸線的選擇，確保與傳輸系統相匹配。通過情況下采用增加非互易隔離器或去耦衰減器來實現信號源阻抗匹配，這樣可以將發射波吸收，起到保護信號源的作用。

參考文獻

[1]石化龍.利用計算機分析微波傳輸線的傳輸特性[J].光盤技術.2009（3）：41-42

[2]郭文松.微波傳輸線理論在紫色土水分測量中的應用研究[D].重慶市. 西南大學.（2010）

[3]周喜權，金玉梅，惠鵬飛。微波傳輸線信號完整性分析與仿真[J]. 信息通信.2012（1）：6-7

[4]高博.非理想微波平面傳輸線電磁特性研究[D].四川省.電子科技大學.（2010）

[5]羅源，李凌云，錢蓉，喻筱靜，孫曉瑋.基于高阻硅襯底的微波傳輸線和數字移相器[J].功能材料與器件學報.2007.13（2）：155-158