微波技术-第2章3无耗线工作状态分析.ppt

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1、§2.3无耗线工作状态分析以反射波的大小，即反射系数的三种状态定义线上的工作状态。ZL？1.行波状态1）条件：终端无反射,即GL=0，则由:得:此时传输线上：ZL2）特性分析：电压表达式：向z方向传播的波:电压瞬时值：时间初始状态空间沿线的阻抗：电流振幅电压、电流振幅值

2、V(d)

3、z

4、I(d)

5、由于线上即无损耗也无反射，故其电压、电流振幅值为均匀分布（表明功率的全部传输）线上任一点的等效阻抗恒等于特性阻抗。电压振幅行波功率传输:对于已知电源和内阻，如图，则输入端的输入阻抗为Zin=Z0，故由输入端和电源端所组成的等效电路为：P+P-

6、ZL=Z0EgRg输入端的电流为输入端的输入功率为Zin*如信号源Rg=Z0，则由于传输线无耗，故能量均被负载吸收2.驻波状态1)条件：终端全反射，线上②开路③接纯电抗①短路由可知有三种终端状态：2）特性分析：①终端短路线电压表达式其电流为反射电压波与入射电压波的大小相等，方向相反；终端VL=0电压电流瞬时值其模值或式中沿线电压、电流振幅分布特性沿线电压、电流振幅分布呈驻波型，两相邻波腹（或）波节点的间距为l/2，即振幅具有l/2的重复性；终端是电压波节点、电流波腹点(I—max)。波腹电压、波腹电流与传输线的特性阻抗之间的关系。在

7、负载处(d=0)：驻波为纯电抗，阻值范围为阻抗具有l/2的重复性，l/4的变换性沿线阻抗短路Shortcircuit在的范围内：等效为电容。在处串联谐振电路■在的范围内：等效为电感在处并联谐振电路开路终端②终端开路线反射电压波与入射电压波的大小相等，方向相同；终端VL=2VL+则沿线电压电流为在负载处：终端是电压波腹点、电流波节点。具有l/2的重复性ddd阻抗为纯电抗（从）开路(Opencircuit)开路开路短路终端在范围内，等效为电感在处并联谐振电路在范围内，等效为电容在处，可等效为串联谐振电路如果能测得开路和短路阻抗，则可求出

8、和。由开路阻抗和短路阻抗，则有:则产生全反射，在线上形成驻波。③终端接纯电感负载无耗线:等效短路线：沿线电压和电流的分布曲线可用一段小于的短路线等效该电感。在负载处，终端既不是电压（电流）波节点也不是电压（电流）波腹点。图2.3-3终端接纯电感负载的沿线电压、电流和阻抗分布对于这一段等效短路线而言：则等效短路线的长度：∴此时负载为短路，故：④终端接纯电容负载无耗线即：产生全反射，在线上形成驻波。图2.3-4端接纯电容负载的沿线电压、电流和阻抗分布等效开路线的长度：在负载处，终端既不是电压（电流）波节点也不是电压（电流）波腹点。等效开

9、路线：沿线电压和电流的分布曲线可用一段小于的开路线（或长的短路线）等效该电容。电压、电流的振幅V(z)和I(z)是z的函数，波节点和波腹点固定不变，两个相距为；负载为纯电感时，距负载最近的是电压波腹点；在电压从0升到MAX之间；负载为纯电容时，距负载最近的电压波节点；驻波的特点短路线的终端是ZL=0，I=MAX，V=0；开路线的终端是ZL=∞，V=MAX，I=0；1）驻波4)传输线上任一点的输入阻抗为纯电抗，且随f和z变化；当f一定时，不同长度的驻波线可分别等效为电感、电容、串联谐振电路、并联谐振电路。3）电压或电流波节点两侧各点相

10、位相反，相邻两节点之间各点的相位相同；2）各点上的电压和电流随时间t和位置z变化都有的相位差，无能量传输和消耗；1）条件：终端接一般复数阻抗时将产生部分反射，在线上形成行驻波终端阻抗：，反射系数3.行驻波状态ZL电压（电流）振幅2）特性分析：则其模：=1=-1∵，终端产生部分反射，线上形成行驻波由线上任一点：则可得到波腹、波谷值：注意：在Vmax点上有Imin，而在Vmin点上有Imax。ZL电压振幅电流电压最大点与电压最小点相差l/4∵当将出现驻波最大点此时∵当将出现驻波最小点此时ZL电压（电流）振幅行驻波状态沿线各点的输入阻抗一

11、般为复阻抗，但在电压驻波最大点和电压驻波最小点处的输入阻抗为纯电阻。即：则有ZL=25W，无耗线长为1.7波长的沿线分布阻抗ZinR=ZReX=ZImdZin4.传输功率P+P-ZL入射波功率反射波功率传输功率由于故传输功率失配无耗线的情况，此时负载有反射。负载的吸收功率等于入射波功率减去反射波功率。亦可用电压驻波最大点或最小点的值计算：由于∴故有即Vmax点：Vmin点：回波损耗回波损耗：又称回程损耗或反射波损耗由于a.匹配负载，，即无反射功率b.全反射负载，，入射功率被全部反射c.反射功率为入射功率的一半时，(returnlos

12、s)

13、V

14、R=ZReX=ZImZL=25W，Z0=50W无耗线长为1.3波长的沿线阻抗及电压分布例已知：一无耗均匀长线特性阻抗为Z0=300W,其长度为L=1.5m，终端负载为ZL=100+j100W，始端信号源Eg=100V(振幅值