传输线基本理论工作状态.ppt

例： 五、终端开路情况 4、输入阻抗： 六、终端为纯电抗性负载情况 七、纯驻波状态的作用 传输线阻抗变换、搬移功能应用举例： 二、传输功率 行波状态： 纯驻波状态： 行驻波状态： 驻波比越接近1，则反射越小，匹配越佳。 各种状态下的驻波比 驻波比是工程中的常用参数，但它只能反映反射系数的模值，不能反映其相位。 五、输入阻抗 波腹点 波节点 波腹点 波节点 波腹点 在电压波节点和波腹点，输入阻抗为纯电阻。 8.2.4 传输线上的一般规律总结 1、 U(z) 、I(z) 沿传输线周期变化，周期为λg； 一、重要规律： 2、 Γ(z) 、Zin(z) 沿传输线周期变化，周期为λg/2； 3、 长度为λg/2的传输线具有“阻抗搬移”功能， 即：长度为λg/2的传输线两端的输入阻抗相等； λg/2 Z0 Zin= Z0 λg/2 Zin1 Zin2 Zin1 = Zin2 4、 长度为λg/4的传输线具有“阻抗变换”功能，见下表。 λg/4 Z0 Zc λg/4 Zin2 Zin1 Zc 0（短路） Z0 0（短路） ∞（开路） R0（纯电阻） jX0（感性） ( X0 0 ) - jX0（容性） ∞（开路） 同轴线内导体 同轴线外导体 例： 用“场”的观点分析： 两个支撑架处的反射波的路程差λg/2，因此反向抵消。 用“路”的观点分析： 支撑架A、B均相当于并联的容性电抗。经λg/4同轴线变换后，B在A处相当于并联的感性电抗，容性、感性相互抵消。 B A B A 等效于 YB= jωC YA = jωC YA= jωC 介质 支撑架 A 入射平均功率： 反射平均功率： 负载所吸收的平均功率： * 8.2 均匀无耗传输线的工作状态 所谓“工作状态”指的是：传输线从源向负载传输能量时，传输线上有无反射波、反射波与入射波的相互关系，即反射系数的大小。 反射系数取决于负载阻抗值与特性阻抗值的关系，因此：当特性阻抗一定时，不同的负载使传输线处于不同的工作状态。 工作状态直接关系到负载接收能量的多少。 8.2.1 行波状态 无反射波，只有从源到负载的单向行波。 负载吸收全部入射功率，又称为匹配(matched)状态。 与传输线特性阻抗相等的负载称为匹配负载(matched impedance)，即 三、特点： 二、行波状态出现的条件： 一、定义：传输线上无反射波的状态，Γ(z) =0 二、电压、电流 复数表示式： 瞬时表示式： 特点 1. 电压、电流都是从源向负载方向传输的单向正弦行波； 2. 电压、电流的振幅均为常数，不随 z 变化； “振幅不随 z 变化”是判定行波状态的依据之一。 三、输入阻抗: 行波状态是理想的工作状态，能量被负载完全接收。但实际工作中，不可能达到理想的行波状态，总是或多或少存在反射。 四、优点 传输线上，任意点的输入阻抗均等于特性阻抗。 在天线、微波器件、微波电路的设计中，如何采取各种措施，使负载尽量匹配、尽量减少反射，是很重要的一项工作内容。 8.2.2 纯驻波状态 二、纯驻波状态出现的条件： 一、定义： 输入波被负载全反射的状态，|Γ(z)| = 1 终端短路 终端开路 三种条件： 纯电抗负载 从源到负载的入射波，被负载全反射。 负载不接收任何能量，能量被全反射，完全失配。 入射波与反射波振幅相等，迭加形成纯驻波。 三、特点： 四、终端短路情况 1、终端短路的实现： 波导：用金属平面封堵终端的横截面； 同轴线：用金属平面将内、外导体短路； 微带：使金属带与接地金属板短路。 2、反射系数： 3、电压、电流： 复数表示式： 瞬时表示式： （1）电压、电流均是驻波，其振幅随位置作正弦变化，均有波节点和波腹点； 电压、电流的性质： （2）电压与电流在空间上相位相差π/2，电压的波节（腹）点对应电流的波腹（节）点； 波腹点 （电压） 波节点 波节点 波腹点 波节点 （3）电压与电流在时间上相位相差π/2，电压（电场）变大时，电流（磁场）变小；电压（电场）变小时，电流（磁场）变大。能量在电场能、磁场能之间不断转化，形成振荡。 4、输入阻抗： 0 输入阻抗的性质： (1) 是纯电抗，取值范围是 －j∞ ~ j∞ ； (2) 随 z 周期性变化，周期为λg/2； 0 短路点 短路点 短路点 (3) 开路点 开路点 (4) (1) 对于任意的电抗值 jX1， 总有 z1 使得 输入阻抗性质的作用： 因此可用一定长度的终端短路传输线充当电抗元件。 （2） 长度为 （n为整数）的终端短路传输线，其输