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1、均匀无耗传输线特性传输线上任意一点电压与电流之比称为传输线在该点的阻抗,它与导波系统的状态特性有关。由于微波阻抗是不能直接测量的,只能借助于状态参量如反射系数或驻波比的测量而获得,为此,引入以下三个重要的物理量:输入阻抗、反射系数和驻波比。输入阻抗传输线上任意一点z处的输入电压和输入电流之比定义为该点的输入阻抗。当已知终端电压、电流U1,I1时:均匀无耗传输线对无耗均匀传输线,即:U(z)=Ulcos(βz)+jIlZ0sin(βz)I(z)=Ilcos(βz)+jUlZ0sin(βz)(2-1)传输线上任意一点处:Zin(z)=(2-2)均匀无耗传输线均匀无耗传输
2、线上任意一点的输入阻抗与观察点的位置、传输线的特性阻抗、终端负载阻抗及工作频率有关。无耗传输线上任意相距λ/2处的阻抗相同,一般称之为λ/2的重复性。=式中,Zl为终端负载阻抗(2-3)均匀无耗传输线由均匀无耗传输线因为导纳与阻抗互为倒数,故可方便地得到输入导纳与负载导纳的关系式为反射系数式中YL=1/ZL,Y0=1/Z0传输线上任一点的反射波电压与入射波电压之比称为电压反射系数:Γu=(2-4)均匀无耗传输线Γ(z)=Γle-j2βz式中,Γl=Γlejφl,称为终端反射系数。于是任意点反射系数可用终端反射系数表示为:由此可见,对均匀无耗传输线来说,任意点反射系数Γ
3、(z)幅度大小均相等,沿线只有相位按周期变化,其周期为λ/2,即反射系数也具有λ/2重复性。(2-5)(2-6)均匀无耗传输线输入阻抗与反射系数的关系由式(1-7)及(2-4)得:U(z)=U+(z)+U-(z)=A1ejβz[1+Γ(z)]I(z)=I+(z)+I-(z)=ejβz[1-Γ(z)](2-7)于是有Zin(z)==Z0(2-8)式中,Z0为传输线特性阻抗。式(2-8)还可以写成均匀无耗传输线Γ(z)=由此可见,当传输线特性阻抗一定时,输入阻抗与反射系数有一一对应的关系,因此,输入阻抗Zin(z)可通过反射系数Γ(z)的测量来确定。当z=0时
4、,Γ(0)=Γl,则终端负载阻抗Zl与终端反射系数Γl的关系为:(2-9)Γl=(2-10)显然,当Zl=Z0时,Γl=0,即负载终端无反射,此时传均匀无耗传输线驻波比传输线上反射系数处处为零,一般称之为负载匹配。而当Zl≠Z0时,负载端就会产生一反射波,向信源方向传播,若信源阻抗与传输线特性阻抗不相等时,则它将再次被反射。传输线上波腹点电压振幅与波节点电压振幅之比定义为电压驻波比,用ρ表示:ρ=(2-11)均匀无耗传输线电压驻波比有时也称为电压驻波系数,简称驻波系数,其倒数称为行波系数,用K表示。于是有:由于传输线上电压是由入射波电压和反射波电压叠加而成的,因此电压最
5、大值位于入射波和反射波相位相同处,而最小值位于入射波和反射波相位相反处,即有:(2-13)(2-12)均匀无耗传输线将式(2-13)代入(2-11),并利用式(2-4),得(2-14)由此可知,当
6、Γl
7、=0即传输线上无反射时,驻波比ρ=1;而当
8、Γl
9、=1即传输线上全反射时,驻波比ρ→∞。