平衡雙絞傳輸線常用于高頻信號(hào)處理應(yīng)用中，如在阻抗變換器、信號(hào)合成器和功率分配器等。在高頻電路與系統(tǒng)中，采用基于它們的這些傳輸線和結(jié)構(gòu)，必須了解雙絞線的特性阻抗。一旦，找到將這些平衡線連接到標(biāo)準(zhǔn)測試設(shè)備不平衡端口的解決方案，就有可能利用商業(yè)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(VNA)來準(zhǔn)確測量平衡雙絞傳輸線的特性阻抗。

在分析雙絞傳輸線的特性阻抗中采用商用VNA的關(guān)鍵之一，就是將由平衡線與非平衡VNA匹配所導(dǎo)致的測量誤差最小化。特性阻抗是雙絞線的一個(gè)重要參數(shù)，在眾多應(yīng)用中所采用，這包括寬帶阻抗變換器設(shè)計(jì)。這一過程和計(jì)算將用于分析這些遵循典型均勻傳輸線設(shè)計(jì)理論的平衡線。

先前的作者已經(jīng)提出了確定平衡雙絞傳輸線特性阻抗的方法。其方法是根據(jù)在導(dǎo)體和接地平面所做的阻抗測量，并且采用其作為相應(yīng)導(dǎo)納值的參考。部分基于傳輸線導(dǎo)體和絕緣材料性能的特性阻抗表達(dá)式已經(jīng)在幾種出版物上發(fā)表，其采用分布式傳輸線參數(shù)。已經(jīng)采用在工作頻率下負(fù)載開路和短路條件測量傳輸線輸入阻抗的方法，獲得了特性阻抗。

這里所介紹的這一測量方法經(jīng)實(shí)驗(yàn)室測試，驗(yàn)證了其中的可靠測量技術(shù)是必不可少的。采取特別預(yù)防措施來盡量減少測量誤差。在測試頻段，開路、短路及特定負(fù)載條件下，采用標(biāo)準(zhǔn)連接器校準(zhǔn)VNA。通過在測試頻帶采用掃頻測試信號(hào)來對散射參數(shù)(S參數(shù))進(jìn)行測量。利用輸入阻抗和反射系數(shù)S11參數(shù)測量來對反射特性進(jìn)行分析。使用Smith圖以及設(shè)定測試頻率的相應(yīng)電抗值獲得了輸入復(fù)數(shù)阻抗。

大多數(shù)商業(yè)測試設(shè)備具備不平衡端點(diǎn)，使其難以對平衡傳輸線進(jìn)行評測。幸好，有不同的方法來回避這一不兼容性，例如使用平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器(巴倫)。將平衡網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換到不平衡網(wǎng)絡(luò)的巴倫，在當(dāng)前方法中使用。幾種類型的商用巴倫及其行為和特性必須采用嚴(yán)格程序進(jìn)行檢查，從而確保巴倫的電氣作用并不影響到平衡傳輸線最后的測量結(jié)果。

根據(jù)需要，這一測試中使用的VNA采用巴倫和適當(dāng)?shù)?a title=寬輸入電壓范圍降/升壓轉(zhuǎn)換器簡化可變輸入電源的設(shè)計(jì) href="http://www./ART_8800021562_400011_500009_TS_570a71a0.HTM">適配器進(jìn)行校準(zhǔn)。圖1表示了校準(zhǔn)示意圖。采用來自VNA的實(shí)測值，平衡傳輸線的特性阻抗可以采用公式1求得^{2、8、9}：

Z_o-√Z_ocZ_5c

其中，Z_oc=傳輸線端點(diǎn)開路的輸入阻抗；Z_sc=傳輸線端點(diǎn)短路的輸入阻抗

負(fù)載測量使得在開路和閉路條件下檢查先前獲得的值成為可能。在作這些檢查方面，與傳播因子相對應(yīng)的傳輸線輸入阻抗公式為公式2和3：

Z_in=Z_o[Z+Z_otanh(y1)/Z_o+Z_Ltanh(y1)]

tanh(y1)=√Z_5c/Z_oc

其中，Z_5c=負(fù)載阻抗;Γ=波傳播因子；l=傳輸線長度。

其中，Z_L是負(fù)載阻抗，Γ是波傳播因子，而l是傳輸線的長度。此后，將公式1和3代入采用實(shí)測值Z_oc和Z_sc的公式2中。利用負(fù)載阻抗Z_L可以計(jì)算輸入阻抗值Z_in，并與同一負(fù)載的實(shí)測值進(jìn)行比較。所有的測量表明了傳輸線端點(diǎn)在開路、短路以及負(fù)載條件下，其結(jié)果具有良好的一致性。圖2和圖3顯示出測試頻帶下Z_in的模和幅角的實(shí)測值與計(jì)算值之間的比較。這一傳輸線被用作每厘米五個(gè)彎以及20厘米長度的28AWG規(guī)格導(dǎo)線。這些實(shí)驗(yàn)的負(fù)載阻抗是20V的純電阻。