传输线阻抗匹配模型及精确计算

介绍了传输线阻抗匹配的数学物理模型，其中包括微带多容性负载的阻抗匹配模型，并给出了相应模型的阻抗计算公式．提出了一种新颖的．精确的阻抗测试方法，即用场提取的方式测试特征阻抗．文中对传输线阻抗匹配模型进行了研究，对使用计算机辅助设计技术进行特征阻抗的精确计算与实时分析．     

矩形微带贴片天线的简化多端口网络模型

提出了矩形微带贴片天线的简化多端口网络模型，并运用该模型和二维平面电路的分析方法计算了一矩形微带贴片天线的输入阻抗，所得结果与一些文献的计算结果和实验结果相一致，证明了所用方法是有效的。     

微带天线的设计和阻抗匹配

讨论了矩形微带天线工作原理、结构及其应用.介绍了设计中心频率为800 MHz矩形微带天线的整个流程,首先根据矩形微带天线设计公式计算出天线参数,然后在Ansoft公司的仿真软件HFSS中建立天线模型并对其仿真,通过调整天线模型得到最佳的天线参数使天线特性符合设计要求,最后利用Agilent公司的微波电路仿真软件先进设计系统ADS设计了微带天线的匹配网络.     

传输线的阻抗控制

阐述了传输线特征阻抗的物理含义,介绍了2种传输线阻抗计算的经验公式,在此基础上讨论了影响传输线阻抗控制的主要因素。重点分析了当光发射模块的驱动器芯片和激光器之间的传输线阻抗不匹配时对信号眼图的影响及其改进情况,并进一步从PCB板上电路的工艺设计来解决传输线的阻抗控制问题。     

基于路的方法导出耦合微带线的传输方程

在研究传输线时,当传输线的几何尺寸l与工作频率所对应的波长λ可相比拟时,传输线就要用分布参数电路来讨论,在研究分布参数电路时,可以应用电磁场理论,也可以采用电路理论,采用后者,用等效的方法将耦合微带传输线等效为分布参数电路模型,然后用基尔霍夫定律求出其传输线方程。     

光模块中刚柔线路板电连接宽带阻抗匹配研究

文章分别对光收发组件中50 Ω柔性线路板和50 Ω刚性线路板,以及25Ω柔性线路板和50Ω刚性线路板间的电互连阻抗匹配进行了设计、仿真与实验验证.对于50 Ω_50 Ω刚柔板的高频连接,通过对其返回路径的通孔位置优化设计,使反射损耗Su在高频段降低约11％,插入损耗S21减小190％;对于25 Ω_50 Ω刚柔板的高频连接,提出新的优化方式:在硬板信号线的金手指上做通孔设计,并提取该结构的寄生参数,构建电路模型.该结构大幅提高了连接处容性阻抗,降低了阻抗失配,使得S11在高频段降低约38.2％,S21减小约34％.提出的柔性线路板与刚性线路板的电互连方式,能实现传输线间的阻抗匹配,减小信号反射和插入损耗,提高光模块传输质量,对于光器件的接入具有较大应用价值.     

电磁偏谐振阻抗匹配宽带传输超表面设计

针对传统传输超表面固有高Q值导致的工作频带窄的问题,提出了一种电、磁双模偏谐振阻抗匹配实现宽带传输超表面设计方法。建立了实现低损耗透波阻抗匹配的本征参数模型,并根据经典Drude-Lorentz模型分析了本征参数在电磁谐振与偏谐振区域的电磁特性。基于此,通过独立激励电、磁偏谐振模式,设计了满足宽频带阻抗匹配的本征参数电路模型。基于该模型,通过在超表面中引入金属微带线和平行贴片分别作为电、磁偏谐振器,调控结构的本征参数,从而在宽频带内实现所需本征参数条件。仿真和测试结果均证明,设计的超表面实现了双极化模式相对带宽为79.5%的3 dB传输带宽,且结构具有0°~40°的斜入射稳定性。该超表面具有超宽带、结构简单的特点,可应用于高性能天线罩设计中。     

基于Leach模型的空气耦合超声换能器声阻抗匹配特性研究

压电陶瓷与空气之间的声阻抗差异巨大,导致声波在固-气介质间的能量传输效率低,研究匹配层特性对提升换能器能量传输效率具有重要意义。文章通过Leach模型仿真,研究了空气耦合超声换能器阻抗与瞬态响应,并搭建实验平台进行测试验证。仿真和实验结果表明,增加一层匹配层可将接收信号幅值增大约280%,增加两层匹配层可将接收信号幅值增大约363%。通过采用经声阻抗匹配后的换能器对碳纤维板缺陷进行检测,能明显检测出深度为0.5 mm、直径为1 mm凹槽缺陷的变化,验证了通过等效电路模型研究换能器匹配特性方法的有效性。     

AOTF-NIR宽带功率超声换能器阻抗匹配网络的设计与优化

随着近红外声光可调滤波器（Near Infrared Acousto-Optic Tunable Filter,AOTF-NIR）光谱成像技术在深空探测的广泛应用,超声换能器作为AOTF-NIR核心部件,对其工作带宽、光谱衍射效率及功率效率提出了更高的要求.超声换能器在不同频率下具有不同的输入阻抗,当驱动信号源输出阻抗与换能器输入阻抗失配时将会产生能量损耗,导致无法把功率最大限度的传递给换能器,从而使AOTF-NIR光谱衍射效率降低,影响光谱灵敏度.该文通过射频电路先进设计系统（Advanced Design System,ADS）仿真及实验测试,运用滤波器网络理论,采用LC无耗储能元件设计了一种带通型宽带匹配网络.最终在60-120MHz带宽范围内阻抗匹配网络的回波损耗S₁₁>-29.8dB,阻抗匹配网络功率效率达到90%以上.通过不断地微调优化匹配阻抗值及LC参数值,以此来提高光谱衍射效率,使光谱衍射效率最高达90%以上,提高了在620-1150nm波段内的光谱灵敏度及光谱成像清晰度.     

基于阻抗失配的快沿方波脉冲防护研究

针对快沿方波电磁脉冲的防护问题,分析了不同半导体防护器件的阻抗变化对电磁脉冲的响应时间、端口传输功率的影响,得出了阻抗失配具有良好的方波电磁脉冲抑制作用和响应速度快的特性;为提高功率容量,采用了微带滤波器,通过1/4波长原理,仿真、设计、制作了1/4 波长微带带通滤波器,频率范围3.2 ~6.2 GHz,插入损耗臆1.8 dB,阻抗为50 W,在1 GHz 处的带外抑制为30 dB;利用高频噪声发生器(INS-4040)产生的快沿方波脉冲对其进行测试,结果表明此微带带通滤波器对快沿方波脉冲具有很好的抑制作用,同时具有亚纳秒的响应时间。     

传输线分布参数模型与物理模型

本文详细分析了传输线的分布参数电路模型与真实的物理电路模型之间的关联,同时对均匀传输线模型给出了明确的适用范围。如此,可以解决＂电磁场＂和＂电磁兼容＂等课程中经常令学生困惑的问题,对正确理解二端口模型的本质,提高理论素养大有裨益。     

传输线教学与实验的授课内容及方法探讨

近年来由于课时紧张，对电路课中不可分割的传输线这部分内容，强调不够。根据多年教学及科研经验，本文提出利用专题讲座等较少的课时，讲授均匀传输线内容的教学和实验方法。