电磁波的反射传输系数反射系数怎么测量

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2016-04-02 01:40 标签： 反射系数 传输系数
& & & &有时，在RF器件参数表征（例如：增益、线性和回波损耗等）时会出现纹波。出现这些纹波的原因是线缆、连接器、评估板线路、受测器件（DUT）和封装内传输信号的多次反射。这些纹波由这些互连结点的阻抗错配所引起。
图1．（a）基本传输线（b）同轴传输线（c）微波传输带传输线（d）第一错配层边界，和（e）电介质块等价物。
& & & & 图1a显示了VS、电源阻抗ZS、传输线特性阻抗ZO和阻抗ZL的基本传输线。为保证输入入射波能完整传输，传输线应匹配电源和负载，例如：ZS=ZO=ZL=50欧姆。如果该传输线（比如：图1b所示同轴线或者图2b所示微波传输带线）的特性阻抗不等于50欧姆，则错配层便会有反射。错配层可以被看作是具有不同电介质属性的两种介质的边界。特性阻抗不等于50欧姆的传输线部分可以表示为绝对介电系数&2介质，而50欧姆电源和负载可以表示为绝对介电系数&1介质（图1d和1e）。
& & & &通过仔细研究阻抗错配层的电磁波相互作用情况，我们可以更深入地理解阻抗错配产生的反射。在这些层的电磁波的相互作用导致介质边界出现波反射和传输，其分别被量化表示为反射系数&G和传输系数&。反射系数是反射Er和入射Ei电场强度的比率。传输系数是传输Et和入射Ei电场强度的比率：
& & & 这些系数直接与增益、输出功率、线性和回波损耗有关。要想理解阻抗错配引起的纹波，我们首先必须理解反射和传输系数，以及在阻抗错配边界电磁场的相互作用。这些系数所反映的内容最终都将出现在性能参数测量中。理论分析
& & &反射和传输系数与穿过边界的材料或者介质的结构性参数（介电常数、透磁率和传导性）、波传播方向（入射角）以及电场及磁场的方向（波极化）有关。电磁波以横向电磁波模式（TEM）传播，这种模式的特点是：传输线路中没有纵向磁场，线路由两个或者更多导体（同轴线或者微波传输带线）组成。在传播方向上没有电场分量E和磁场分量H的波传播，应出现在图1d所示两个介质的边界处，并且入射角为&i（倾斜入射角）。
& & & 斜入射角波。通过电磁波平行║或者垂直┴极化的情况，可获得斜入射角的反射和传输系数。大多数线缆和传输线介质材料相对磁导率&r一样。&r=1时平行极化反射系数&G║、平行极化传输系数&║、垂直极化反射系数&G┴和垂直极化传输系数&┴的菲涅耳（Fresnel）方程式，请分别见方程式3-6。参考[1]有这些方程式的详细解释。下标&i&、&r&和&t&分别代表入射、反射和传输场。
正常入射波
& & & 两个导体传输线内的波传播通过正常入射角为&i=0&的这段传输线。当&i变为0时，菲涅耳场反射和传输系数变得与极化无关。方程式3和5的反射系数以及方程式4和6的传输系数所得到的结果与方程式7和8一样。下标&12&表示波从介质1入射，然后传输至图1d的介质2中。
& & & 多次反射时的反射与传输系数
& & & 我们将在本小节中计算图1e所示电介质模块多次反射时的反射和传输系数。图2显示了该电介质模块内正常入射平面波多次相互作用。
& & &电介质模块入射的正常平行或者垂直极化平面波可被看作：
其中，w为角频率，d为电介质模块内波传输的距离，而&为电介质模块的传播常数，其如方程式10所示。传播常数的实数部分为衰减常量&(Np/m)，而虚数部分为波长常数&(rad/m)。方程式10中&r和&r为电介质模块（即波传播介质）的相对介电常数和透磁率。
图2．电介质模块内的多次反射。
由于方程式7，介质1到介质2以及介质2到介质1的入射波反射系数如方程式11和12所示。
由方程式8，介质1到介质2以及介质2到介质1的入射波传输系数如方程式13和14所示。
图4显示了总反射电场ErT，其等于单个反射电场（Er1、Er2、Er3&）之和。
其中，每个分量为：
因此，总反射场为：
多次反射的电介质模块的总反射系数&GT为：
同样，图2所示总传输电场EtT等于单个传输电场（Et1、Et2、Et3&）之和。
因此，多次反射的电介质模块的总传输系数&T为：
无多次反射时，反射与传输系数见图3。
图3．电介质模块内无反射配置。
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&&为了给出不同层数的介质中反射系数趋于0及1时材料的选取方法,通过解析方法推导出了两层和三层时使反射系数R=0及R=1各涂层材料参数所满足的关系式,讨论了这些关系式的物理意义。最后给出了应用的例子,为实际应用提供理论依据,
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