【正文】 漸漸實現(xiàn)了自動化、智能化和多功能一體化。 本論文的內容安排本文研究的內容是射頻傳輸線的設計及仿真。全文總共分為四章，第一章主要內容是緒論，主要寫了課題背景和意義，國內外的發(fā)展情況以及本文的框架結構。第二章的主要內容是傳輸線理論分析。分析了微波及其特點、傳輸線方程、傳輸線的特性參量、傳輸線的工作狀態(tài)分析、阻抗圓圖和阻抗匹配這幾個方面。第三章的主要內容是射頻傳輸線的計算機輔助計算。運用MATLAB語言設計相關程序方便了傳輸線的計算。并舉例說明了傳輸線問題的常規(guī)算法，同時也說明了調動設計的相應程序解決傳輸線問題的一般步驟。第四章的主要內容是針對微帶線特性阻抗匹配進行理論討論和仿真實現(xiàn)。第二章 傳輸線理論 導體、均勻介質如果能夠引導電磁波沿一定方向傳輸，我們就可以稱其為傳輸線。 傳輸線傳輸的電磁波的波形是不一樣的，根據這一點，我們可以將傳輸線分為以下幾種類型：第一種：雙導體傳輸線雙導體傳輸線是由兩根或兩根以上的平行導體組成的，導體中傳輸的電磁波是橫電磁波，又稱TEM波。主要有平行雙線、同軸線、帶狀線和微帶線等幾種不同的類型。第二種：填充的介質是均勻的金屬波導管由于電磁波傳播在其管內,所以稱為波導。主要有矩形波導、圓波導、脊波導和橢圓波導等幾種類型。第三種：介質傳輸線因為沿著輸電線路表面?zhèn)鞑?所以稱之為表面波波導。主要有介質波導,鏡像線和單一表面波傳輸線等幾種類型。一般情況下，我們要求的傳輸線要有以下幾個特點：損耗小工作頻帶寬功率容量大尺寸小且均勻 傳輸線方程是用來研究傳輸線上電壓、電流的變化規(guī)律，以及電壓、電流之間相互關系的方程。一般可以通過均勻傳輸線的等效電路推導得出。 時諧傳輸線方程對于一段均勻傳輸線，在其上面取一個微元段，設其集中參數分別為、和。另外，還知道傳輸線的始端接的是正弦信號源，其角頻率為，終端接負載阻抗的大小為。同時，我們將坐標原點選在初始端。設距始端處的電壓為，電流為，則經過段后電壓為、電流為。因為它們既是坐標的函數，又是時間的函數，所以，可將其分別表示為?？傻媒涍^段后電壓和電流的變化量為 依據基爾霍夫定律，而且忽略方程中的高階小量，可得 （）由于電壓和電流隨時間做相應的變化，可得其瞬時值，與復數振幅，的關系為 （）將式（）代入式（）中，消去等式兩邊因子，可得 令，,就得到時諧傳輸線方程為 （）式中：Z——單位長度的串聯(lián)阻抗。Y——單位長度的并聯(lián)導納，但。式（）表明：傳輸線電壓的變化其實是由串聯(lián)阻抗的降壓作用造成的，而電流的變化則是由并聯(lián)導納的分流作用引起的。 均勻傳輸線的波動方程 將（）兩邊對再求一次微分，使，可得 均勻傳輸線的波動方程為 （）其通解為： （）式中：——傳輸線的特性阻抗，； ——傳輸線上波的傳輸常數，其中為實部，為虛部； ——待定系數，為一常數，其大小由傳輸線的終端或始端給出的已知條件確定。 入射波和反射波 根據復數振幅和瞬時值大小之間的關系，可得傳輸線上電壓和電流的瞬時值的表達式： （） （）上式表明，傳輸線上任一點處的電壓和電流是由兩部分組成，第一部分表示的是從信號源向負載方向傳播的行波，即入射波。第二部分表示的是從負載向信號源方向傳播的行波，即反射波。 傳輸線的特性參量 傳輸線的特性參量主要包括：傳播常數、特性阻抗、相速和相波長，輸入阻抗、反射系數、駐波比（行波系數）等。 傳播常數 傳播常數一般為復數，可表示為 （）式中，實部——衰減常數，單位為分貝/米（dB/m）或奈培/米（Np/m）；虛部——相移常數，單位為弧度/米（rad/m）。 對于低耗傳輸線，一般滿足,所以有 （） 對于無耗傳輸線,則有 （） 實際應用中，常?？梢园盐⒉▊鬏斁€當做低耗傳輸線來看待，這樣就可大大簡化傳輸線的定性分析。 特性阻抗傳輸線的特性阻抗的定義如下：傳輸線上入射波電壓和入射波電流之間的比值大小，或反射波電壓與反射波電流之比的負值，即 （）式（）就是傳輸線特性阻抗的定義公式。對于無耗傳輸線，則有對于低耗傳輸線，則有 相速和相波長 傳輸線上的入射波和反射波是傳播方式是不一樣的，它們速度相同，傳播方向不同。相速則是指波的等相位面的移動速度。入射波的等相位面滿足的方程為 常數 （）對式（）求導，就可以得到入射波的相速 （）相波長與相速區(qū)別在于，是指波在一個周期T內等相位面在傳輸線上移動的距離，即 （）式中：——電磁波頻率； ——振蕩周期； ——真空中電磁波的波長； ——周圍介質特性參量。 輸入阻抗 傳輸線理論中有很多重要的概念，阻抗是其中之一。用它來分析傳輸線的工作狀態(tài)是很方便的。在均勻無耗傳輸線上，將輸入阻抗定義為： （）式（)可以看出，均勻無耗傳輸線上處的輸入阻抗與，及工作頻率都有關系。 當傳輸線和負載阻抗均為給定值時，在線上分布的各點的輸入阻抗隨著距終端的距離的改變呈現(xiàn)周期性變化，（周期=）。且在一定的點上，有一定的阻抗關系，其關系式如下所示： （=0,1,2,???） （） (=0,1,2,???) （）從式（）和（）可看出，當傳輸線上某點的輸入阻抗等于其負載阻抗時，則該點距負載為半波長的整數倍，當某點的輸入阻抗與特性阻抗的平方與負載阻抗的比值相等時，則該點距負載為的奇數倍。若的傳輸線則具有變換阻抗性質的作用時，有且僅當為實數，為復數。并聯(lián)電路的阻抗計算，均勻無耗傳輸線上的輸入導納為表達式為 （）式中：——特性阻抗。 ——負載阻抗。 反射系數 由式（），（）可知，傳輸線的波一般是由入射波和反射波相互疊加而成的，為了描述傳輸線的反射特性，我們提出了“反射系數”這個概念。當均勻無耗傳輸線終端連接任意大小負載時，沿線的電壓表達式和電流表達式分別為： （） 則距終端處的反射波電壓與入射波電壓之比就為該處的電壓反射系數，即 （）根據以上推論作如下定義——處的電流反射系數為 （） 由此可得，傳輸線上隨意分布各點處的電壓反射系數，電流反射系數，大小小相等。相位之間相差=。對于均勻無耗傳輸線上的電壓和電流，也可以用入射波和反射系數來表示，即 （）由（）式可以得出輸入阻抗與反射系數之間的關系為