使学生更好地理解传输线理论的实质,掌握微波电路设计工具并提高学生的实践能力,利用ADS2015软件构建了终端短路、终端开路和终端匹配3种情况的虚拟实验教学模型,分别进行了传输线沿线电压波、电流波和阻抗的工作状态的虚拟仿真。实验结果很好地展示了理论的实质,正确地验证了理论。 以上是终端短路时传输线沿线电压波、电流波和输入阻抗等工作状态的支配方程。以电路仿真形式演示这种变化机理如图１所示。图１（ａ）为仿真电路原理图，图中ＭＬＳＣ＿ＴＬ１为终端短路的微带传输线，采用的ＰＣＢ板材厚度Ｈ＝１ｍｍ，相对介电常数ε＝２，相对磁导率μｒ＝１。以此ＰＣＢ板材，根据教材中相关微带线设计公式，可以算出特性阻抗为５０Ω的微带线宽度约为３．２６８ｍｍ。将微带线的长度设为扫描变量，扫描范围０～１００ｍｍ，以观察沿线电压波、电流波和阻抗的变化规律用来模拟一个工作频率３ＧＨｚ、电压幅值１Ｖ、初始相位为０的信号源；Ｒ＿Ｒ１代表信号源的内阻，这里假设Ｒ＝５０Ω。３ＧＨｚ信号电磁波在自由空间中的波长λ而在微带线中的波导波长为自由空间波长除以有效介电常数的平方根。理论虚拟实验教学-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港钢管滚圆机滚弧机折弯机所以此时波导波长为λｇ＝λ０ε槡ｅ沿传输线电压和电流的变化情况见图１（ｂ）所示，本文由公司网站弯管机滚圆机滚弧机网站采集转载中国知网整理! http://www.gunyuanji.wang 阻抗变化情况见图１（ｃ）所示。图１短路终端传输线沿线工作状态仿真结果从电压值升为最大值。可见每过１／４波导波长，电压最大值和最小值会发生翻转。电流波的变化规律与电压类似，但最大值和最小值的出现情况与电压波相反，即：电压最大时，电流处于最小值；电压最小时，电流处于最大值。图２（ｃ）显示了传输线沿线阻抗的变化规律。终端位置阻抗为一个较大值，即不是理想开路，这是端部电容效应所致。经过约１／４波导波长后，阻抗变为０，即短路；又经过１／４波导波长，阻抗升为∞，可见阻抗的变化周期仍为半个波导波长。如果忽略开路端部电容效应，图２中电压波、电流波和阻抗的沿线变化规律又一次验证了传输线理论的正确性，即对应式（１０）、式（１１）和式（１２）的正确性。此时的工作状态也是纯驻波状态，没有能量传输，电压驻波比ＶＳＷＲ为∞。图２开路终端传输线沿线工作状态２．３终端接匹配负载时传输线沿线工作状态当终端接匹配负载时，即ＺＬ＝５０Ω时，由（４）式可得Γ０＝０，于是式（１）可简化式（３）可简化为Ｚｉｎ（ｄ）＝Ｚ０（１５）图３（ａ）中ＭＬＩＮ＿ＴＬ１为一段微带传输线，Ｒ＿Ｒ２为终端负载，其他符号与图１（ａ）相同。传输线沿线电压和电流波动情况如图３（ｂ）所示，输入阻抗的沿线变化规律如图３（ｃ）所示。从图３可以看到：当负载阻抗等于微带线特性阻抗时，电压振幅、电流振幅和阻抗都是一个常数，不发生波动。此时的电压驻波比ＶＳＷＲ为１理论虚拟实验教学-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港钢管滚圆机滚弧机折弯机本文由公司网站弯管机滚圆机滚弧机网站采集转载中国知网整理! http://www.gunyuanji.wang