无耗均匀传输线的工作状态分析

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1、第30卷第3期燕山大学学报Vol.30No.32006年5月JournalofYanshanUniversityMay2006文章编号：1007-791X(2006)03-0212-04无耗均匀传输线的工作状态分析朱磊1，董亮1，孙道礼1（1.齐齐哈尔大学通信与电子工程学院，黑龙江齐齐哈尔161006）摘要：传输线上终端接不同的负载时，具有不同的工作状态，分析这些工作状态下的特性对微波电路的分析和设计极为有用。当传输线上的损耗较小被忽略时，可看作无耗均匀传输线。本文对无耗均匀传输线的3种工作状态、9种终端负载进行了详细的分析，并根据分析结果使用MATL

2、AB实现了无耗均匀传输线工作状态的模拟仿真。关键词：均匀传输线；工作状态；仿真中图分类号：文献标识码：0引言0=e+ee(1)22+0传输线基本理论是微波技术中一项非常重要的理论。微波传输线与以往电路中所用的低频传输0=eee(2)2020+0线有很大不同。低频传输线中所使用的“集总参数”的分析方法不能再应用于微波传输线，随着频+0tan=0(3)率的不断提高，传输线不能仅当作连接线，它将形0+tan成分布参数电路，参与整个电路的工作。根据传输线上分布参数的均匀与否，可将传输线分为均匀和不均匀两种。由于通常情况下，通信与信息工程中0遇到的大多属于均匀传

3、输线，因此，本文将对均匀传输线上的工作状态进行详细的分析，根据分析结00果使用MATLAB工具软件实现了无耗均匀传输线工作状态的模拟仿真。1工作状态分析图1微波传输系统Fig.1Microwavetransmissionsystem对于微波传输系统，通常设定初始端的信号源下面根据上述表达式详细的分析3种工作状内阻与传输线的特性阻抗0是匹配的。因此其工作状态主要取决于终端负载阻抗的大小和性质，将态。出现行波、驻波和行驻波3种工作状态。1.1行波工作状态图1是传输线的示意图，其始端接信号源0根据终端反射系数=可知，无反射的条（,），0为传输线的特性阻抗，为

4、终端负载+0件为=0。即传输线上只有入射的行波，而无反阻抗。均匀无耗传输线上的电压、电流及阻抗分布射波。因此，传输线上的电压、电流及阻抗的分布可以表示为：为：收稿日期：2006-03-04作者简介：朱磊（1982-），女,黑龙江牡丹江人。助教。主要研究方向为微波技术、天线技术、电磁场与电磁波技术。第3期朱磊等无耗均匀传输线的工作状态分析213负载的必然结果。=e=e(4)22）终端开路开路与短路是两种互为对偶的工作状态。因=e=e(5)20此，分析终端开路的无耗线时，采用与终端短路的无耗线之间的对偶关系。当=、=1时，传输线==0(6)上的电压、电流及

5、阻抗分布为：其中，为始端电压，为始端电流。=2cos(10)由以上表达式可知，终端匹配的传输线上任意一处的电压、电流可用始端电压、电流表示，从无=2sin(11)0反射线上任意一处向线路终端看去的等效阻抗等于传输线的特性阻抗。=0cot(12)顺便指出，无限长线与终端匹配的传输线的工作状态相同。因为在均匀线方程的解式(1)、(2)按照与短路情况类似的分析可知，在终端开路中，当时，e，但实际上传输线任何一处的无耗线上，终端为电压波腹、电流波节。任意一的电压、电流均应为有限值，故必有0=0，即处的输入阻抗也是纯电抗性的，但在距终端相同距电压、电流无反射波存

6、在。离处，终端开路的无耗线与终端短路的无耗线的输人电抗的性质恰好相反。1.2驻波工作状态3）终端接纯感抗0根据=可知，当终端接短路、开路或纯+0此时=，可用一段短于/4的终端短路线来电抗负载，即=0、、±时，=1，终端不等效，其等效长度为=/2tan1/0。吸收能量会产生全反射而形成驻波工作状态。由前面的分析可知，终端接纯感抗的长度为1）终端短路的传输线上电压、电流及阻抗的分布情况与长度为当=0、=1时，传输线上的电压、电流及+的终端短路线的分布情况完全一样。阻抗的分布为：4）终端接纯容抗=2+sin(7)此时=，可用一段短于/4的终端开路线来等效，其

7、等效长度为=/2cot1/0。2+=cos(8)同样的道理，终端接纯容抗的长度为的传输0线上电压、电流及阻抗的分布情况与长度为+的=0tan(9)终端开路线的分布情况完全一样。+1.3行驻波工作状态其中，为终端入射波电压。当终端接任意负载，即当终端接小电阻、大电上式表明，在终端短路的无耗线上，对于任意阻、感性复阻抗及容性复阻抗时，终端将产生部分指定的时刻（或沿线均为零值的时刻除外），沿反射，在传输线路上是由入射波和部分反射波相干线电压和电流分布的空间相位相差90°，即电流的叠加而形成的“行驻波”。行驻波的腹点和节点的有效值最大而电压恒为零，称为电流的波

8、腹和电压大小及其位置可由下式确定的波节。任意一处的输入阻抗都是纯电抗性的，意味着通过线上任意一