九乡新闻网马库斯.罗西尔视频:确定双绞线的特性阻抗
来源：百度文库 编辑：九乡新闻网 时间：2024/04/28 07:44:52
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平衡双绞传输线常用于高频信号处理应用中，如在阻抗变换器、信号合成器和功率分配器等。在高频电路与系统中，采用基于它们的这些传输线和结构，必须了解双绞线的特性阻抗。一旦，找到将这些平衡线连接到标准测试设备不平衡端口的解决方案，就有可能利用商业矢量网络分析仪(VNA)来准确测量平衡双绞传输线的特性阻抗。
在分析双绞传输线的特性阻抗中采用商用VNA的关键之一，就是将由平衡线与非平衡VNA匹配所导致的测量误差最小化。特性阻抗是双绞线的一个重要参数，在众多应用中所采用，这包括宽带阻抗变换器设计。这一过程和计算将用于分析这些遵循典型均匀传输线设计理论的平衡线。
先前的作者已经提出了确定平衡双绞传输线特性阻抗的方法。其方法是根据在导体和接地平面所做的阻抗测量，并且采用其作为相应导纳值的参考。部分基于传输线导体和绝缘材料性能的特性阻抗表达式已经在几种出版物上发表，其采用分布式传输线参数。已经采用在工作频率下负载开路和短路条件测量传输线输入阻抗的方法，获得了特性阻抗。
这里所介绍的这一测量方法经实验室测试，验证了其中的可靠测量技术是必不可少的。采取特别预防措施来尽量减少测量误差。在测试频段，开路、短路及特定负载条件下，采用标准连接器校准VNA。通过在测试频带采用扫频测试信号来对散射参数(S参数)进行测量。利用输入阻抗和反射系数S11参数测量来对反射特性进行分析。使用Smith图以及设定测试频率的相应电抗值获得了输入复数阻抗。
大多数商业测试设备具备不平衡端点，使其难以对平衡传输线进行评测。幸好，有不同的方法来回避这一不兼容性，例如使用平衡-不平衡转换器(巴伦)。将平衡网络转换到不平衡网络的巴伦，在当前方法中使用。几种类型的商用巴伦及其行为和特性必须采用严格程序进行检查，从而确保巴伦的电气作用并不影响到平衡传输线最后的测量结果。
根据需要，这一测试中使用的VNA采用巴伦和适当的适配器进行校准。图1表示了校准示意图。采用来自VNA的实测值，平衡传输线的特性阻抗可以采用公式1求得2、8、9：
Zo-√ZocZ5c
其中，Zoc=传输线端点开路的输入阻抗；Zsc=传输线端点短路的输入阻抗
负载测量使得在开路和闭路条件下检查先前获得的值成为可能。在作这些检查方面，与传播因子相对应的传输线输入阻抗公式为公式2和3：
Zin=Zo[Z+Zotanh(y1)/Zo+ZLtanh(y1)]
tanh(y1)=√Z5c/Zoc
其中，Z5c=负载阻抗;Γ=波传播因子；l=传输线长度。
其中，ZL是负载阻抗，Γ是波传播因子，而l是传输线的长度。此后，将公式1和3代入采用实测值Zoc和Zsc的公式2中。利用负载阻抗ZL可以计算输入阻抗值Zin，并与同一负载的实测值进行比较。所有的测量表明了传输线端点在开路、短路以及负载条件下，其结果具有良好的一致性。图2和图3显示出测试频带下Zin的模和幅角的实测值与计算值之间的比较。这一传输线被用作每厘米五个弯以及20厘米长度的28AWG规格导线。这些实验的负载阻抗是20V的纯电阻。
平衡双绞传输线常用于高频信号处理应用中，如在阻抗变换器、信号合成器和功率分配器等。在高频电路与系统中，采用基于它们的这些传输线和结构，必须了解双绞线的特性阻抗。一旦，找到将这些平衡线连接到标准测试设备不平衡端口的解决方案，就有可能利用商业矢量网络分析仪(VNA)来准确测量平衡双绞传输线的特性阻抗。
在分析双绞传输线的特性阻抗中采用商用VNA的关键之一，就是将由平衡线与非平衡VNA匹配所导致的测量误差最小化。特性阻抗是双绞线的一个重要参数，在众多应用中所采用，这包括宽带阻抗变换器设计。这一过程和计算将用于分析这些遵循典型均匀传输线设计理论的平衡线。
先前的作者已经提出了确定平衡双绞传输线特性阻抗的方法。其方法是根据在导体和接地平面所做的阻抗测量，并且采用其作为相应导纳值的参考。部分基于传输线导体和绝缘材料性能的特性阻抗表达式已经在几种出版物上发表，其采用分布式传输线参数。已经采用在工作频率下负载开路和短路条件测量传输线输入阻抗的方法，获得了特性阻抗。
这里所介绍的这一测量方法经实验室测试，验证了其中的可靠测量技术是必不可少的。采取特别预防措施来尽量减少测量误差。在测试频段，开路、短路及特定负载条件下，采用标准连接器校准VNA。通过在测试频带采用扫频测试信号来对散射参数(S参数)进行测量。利用输入阻抗和反射系数S11参数测量来对反射特性进行分析。使用Smith图以及设定测试频率的相应电抗值获得了输入复数阻抗。
大多数商业测试设备具备不平衡端点，使其难以对平衡传输线进行评测。幸好，有不同的方法来回避这一不兼容性，例如使用平衡-不平衡转换器(巴伦)。将平衡网络转换到不平衡网络的巴伦，在当前方法中使用。几种类型的商用巴伦及其行为和特性必须采用严格程序进行检查，从而确保巴伦的电气作用并不影响到平衡传输线最后的测量结果。
根据需要，这一测试中使用的VNA采用巴伦和适当的适配器进行校准。图1表示了校准示意图。采用来自VNA的实测值，平衡传输线的特性阻抗可以采用公式1求得2、8、9：
Zo-√ZocZ5c
其中，Zoc=传输线端点开路的输入阻抗；Zsc=传输线端点短路的输入阻抗
负载测量使得在开路和闭路条件下检查先前获得的值成为可能。在作这些检查方面，与传播因子相对应的传输线输入阻抗公式为公式2和3：
Zin=Zo[Z+Zotanh(y1)/Zo+ZLtanh(y1)]
tanh(y1)=√Z5c/Zoc
其中，Z5c=负载阻抗;Γ=波传播因子；l=传输线长度。
其中，ZL是负载阻抗，Γ是波传播因子，而l是传输线的长度。此后，将公式1和3代入采用实测值Zoc和Zsc的公式2中。利用负载阻抗ZL可以计算输入阻抗值Zin，并与同一负载的实测值进行比较。所有的测量表明了传输线端点在开路、短路以及负载条件下，其结果具有良好的一致性。图2和图3显示出测试频带下Zin的模和幅角的实测值与计算值之间的比较。这一传输线被用作每厘米五个弯以及20厘米长度的28AWG规格导线。这些实验的负载阻抗是20V的纯电阻。