基于LT spice 的传输线波状态分析

任 聪，宋仕泽，朱 杰，孙椿凯，吕显学

（山东科技大学，济南 250031）

1 理论概述

传输线是一种用以引导电磁波，最大效率的将电磁能或电磁信号从一点定向地传输到另一点的电磁器件，广泛应用于通信系统中。一般情况下，传输线的长度大于波长长度，需要考虑电磁波沿线传播所需的时间和滞后效应，故通过采用多个集总电路级联的方式来模拟传输线[1]。

集总电路是一种由电阻、电感、电容等元件组成的理想化电路模型。集总元件是指元件大小远小于电路工作频率相对之波长时，对所有元件之统称。对于信号而言，不论任何时刻，元件特性始终保持固定，与频率无关[2]。

本文采用由12个具有相同集总参数的L-C 电路组成的模拟传输线进行实验。在LTspice 中构建传输线仿真电路（εr=2.25，l=5368m），如图1。

图1 仿真原理图

2 仿真测试

2.1 实现传输线特征阻抗匹配

2.2 不同终端负载情况下的状态分析

使用差分法（同3.1）计算Zin，设置不同的负载阻抗（电抗）ZL，通过差分法计算Zin，在不同ZL值下测得的V1、V2及计算得出的Zin（见表1）。

表1 数据结果汇总表

通过比较可以看出ZL=0、ZL=0.5Z0和ZL=Z0的情况下，VSWR 的实际值与理论值误差很小，符合我们的预期。在ZL=jZ0和ZL=-jZ0也就是负载为电抗的情况下，理论值与仿真结果有较大差距。

结论：当负载匹配时，电压驻波比VSWR=0，则状态为行波；当终端开路、短路或有电抗存在时，电压驻波比VSWR ∞，则状态为驻波；当1

3 结束语

在传输线保持低损耗的条件下，可以采用多个集总电路级联的方式来模拟传输线，通过LTspice 软件仿真，验证了特征阻抗的值。进行不同终端负载情况下的状态分析，系统的说明了传输线源端阻抗和终端负载阻抗对电磁波状态的影响。