求入門。 反射電壓，射頻傳輸線都是什麼？

最近在大學在學射頻，涉及到電纜的反射電壓之類的，還有複雜的矩陣，完全搞不懂...電壓怎麼會反射呢！？

有沒有人能推薦一本基礎的教材，感激不盡

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題主說的，可以分為2個部分

• 傳輸線理論
• 微波網路理論

可以在任意一本電磁場與微波技術的教材內找到。

傳輸線理論

傳輸線就是導行電磁波(就是讓電磁波也一定方向傳播)的裝置(例如PCB上的走線)。那麼分析傳播特性有兩種：

導行波理論，就是利用嚴格的麥克斯韋方程組求解，嚴格求解是很難的。

傳輸線理論，就是利用電路原理(基爾霍夫定律)來求解。

圖1 傳輸線等效電路模型

等效的方法就是傳輸線自身結構上處處都分布著電容、電感、電阻、電導，這些參數被稱為分布參數。

設傳輸線上z處的電壓和電流分別為u(z,t)和i(z,t)，根據基爾霍夫定律，忽略高階無窮小量，得：

即

這就是傳輸線方程，又稱為電報方程。

如果傳輸線上電壓和電流隨時間 t 作時諧變化，則電壓和電流可以表示為

再設

最終解的形式如下：

大一學完高數的，應該會解常微分方程，不難。

上式中等號右邊第一項表示電源流向負載的入射波，第二項表示負載流向電源的反射波。

這就是反射波和入射波的由來

至於特性阻抗、反射係數就不細說了，書上都有。

微波網路理論

圖2 N埠網路

微波元件通常都連有多條傳輸線，每條傳輸線都傳輸主模或者幾個模式，若所有傳輸線內傳輸模式的總數為 n，則將微波元件等效成與 n 個平行雙線連接的 n 埠網路，所謂埠即在等效雙線上取的與其垂直的一個參考面。

假設微波元件中無源，又微波網路邊界閉曲面 S 上只有參考面Tn上有能量通過，則根據復玻印廷定理有

因此，等效電壓和等效電流可以反映微波網路的電磁儲能和損耗的情況。微波網路的外特性也就是等效電壓與等效電流的關係，即為網路參數。

對於填充均勻線性各向同性媒質的微波網路有兩條結論

• 根據電磁場唯一性原理，對於填充均勻線性各向同性媒質的區域，只要給定邊界上的切向電場或切向磁場，就可以唯一確定該區域內的電磁場，也就是說只要給定了微波網路各埠的等效電流，就可以確定各埠上的等效電壓。

• 對於線性媒質，其麥克斯韋方程組就是線性方程，場矢量具有疊加性，即各埠的等效電壓和等效電流都具有疊加性。

因此對於n埠線性網路，其各埠的等效電壓與等效電流的關係為：

寫成矩陣形式則有

Z就是阻抗參數矩陣。

再介紹最常用的S參數，即散射參數。根據廣義傳輸線理論，對於n埠網路其 i 埠上的歸一化等效電壓和歸一化等效電流可以表示為 ：

則

又

則

用矩陣形式表示則為

解得

S參數就是用起來方便，例如2埠網路的S21是-3dB，輸入功率為5dBm，那麼輸出功率就是2dBm。

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《信號完整性分析》

把電壓看成水壓，電流看成水流，電線看成河道，電線粗細看成河道的寬窄，電線的摺疊轉彎看成河道的轉彎。那麼你都懂了。

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電磁波反射一般的解釋是阻抗不匹配。

射頻微波頻段的電磁波和光有很多相似之處，光遇到不同的介質，在界面處會發生反射和折射，電磁波在阻抗不匹配時的反射也可以類比來理解。

在百度網盤上放了幾幅動畫圖片和一個小模擬程序（網上的資源，一時找不到出處了），可以幫助理解。

http://pan.baidu.com/s/1hsFNHlU

另外，這裡有一篇非常通俗易懂的博文：

人人都看得懂的電磁場理論

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david k cheng

好書，直接看裡面transmission line那一章，學過電路學和微積分應該就能看懂

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欒秀珍的《微波技術》北京郵電大學出版，這本書對前兩章傳輸線理論講的很詳細，比較適合入門學習

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電流理論上是從一端走向另一端，實際多多少少都會有反射回來的功率，比如阻抗不匹配就容易造成。

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