13均匀无耗传输线3种状态分析.ppt

1.3.1 行波状态1.3.2 驻波状态1.3.3 行驻波状态;ZL; 当传输线为半无限长或负载阻抗等于传输线特性阻抗时，ΓL=0和Γ(z)＝0，ρ=l，此时线上只有入射波，没有反射波，传输线工作在行波状态。行波状态意味着入射波功率全部被负载吸收，即负载与传输线相匹配。; （1）线上电压、电流的复数表达式为：;（4）沿线各点的输入阻抗、反射系数、驻波比为：; 由此可得行波状态下的分布规律： (1)线上电压和电流的振幅恒定不变； (2)电压行波与电流行波同相，它们的相位是位置z和时间t的函数： (3)线上的输入阻抗处处相等，且均等于特性阻抗，即Zin(z)=Z0。 ;1.3.1 行波状态1.3.2 驻波状态1.3.3 行驻波状态;ZL; 当传输线终端短路(ZL＝0)、开路(ZL=∞)或接纯电抗负载(ZL=?jXL)时，终端的入射波将被全反射，沿线入射波与反射波叠加形成驻波分布。驻波状态意味着入射波功率一点也没有被负载吸收，即负载与传输线完全失配。驻波状态下，|Γ(z)|=1、ρ=∞。;由此可见，当终端短路时，终端电压反射波与入射波等幅反相；而电流反射波与入射波等幅同相。终端电压为零，而电流为入射波电流的二倍。;（2）沿线电压、电流和阻抗分析 (a) 沿线电压、电流的复数表达式; 当d=(2n十1)λ／4，(n=0、l、…)时，电压振幅恒为最大值，而电流振幅恒为零，这些点称之为电压的波腹点和电流的波节点； 当d=nλ／2，(n=0、l、…)时，电流振幅恒为最大值，而电压振幅恒为零，这些点称之为电流的波腹点和电压的波节点。 可见，波腹点和波节点相距λ／4。两相临波腹或两相邻波节相距λ／2。终端为电压波节，电流波腹。;(b)沿线任一点的阻抗;2．终端开路(ZL=∞) （1）终端状态 负载阻抗ZL=∞， ΓL=1，ρ=∞，因而: ;画出沿线电压电流的振幅分布，如图所示。;（3）结论： 开路时的驻波状态分布规律：与终端短路相比不难看出，只要将终端短路的传输线上电压、电流及阻抗分布从终端开始去掉长度λ／4，余下线上的分布即为终端开路时的电压、电流及阻抗分布。终端为电压波腹、电流波节。 ; 均匀无耗传输线终端接纯电抗负载ZL=jX时，因负载不消耗能量，终端仍将产生全反射，入射波与反射波相叠加，终端既不是波腹也不是波节，但沿线仍呈驻波分布。此时终端电压反射系数为;此感抗可用一段特性阻抗为Z0、长度为d0(d0＜λ／4)的短路线等效，如图中的虚线所示。长度d0可由下式确定: ;因此，长度为d、终端接容性负载的传输线，沿线电压、电流及阻抗的变化规律与长度为d+d0的短路线上对应段的变化规律完全一致，距终端最近的是电压波节点，电流波腹，该点距终端的距离为：λ／2－d0。 ; 综上所述，均匀无耗传输线终端无论是短路、开路还是接纯电抗负载，终端均产生全反射，沿线电压电流呈驻波分布，其特点为： (1)驻波波腹值为入射波的两倍，波节值等于零。短路线终端为电压波节、电流波腹；开路线终端为电压波腹、电流波节；接纯电抗负载时，终端既非波腹也非波节。 (2)沿线同一位置的电压电流之间相位差π/2，所以驻波状态只有能量的存贮并无能量的传输。故称为驻波。 ;1.3.1 行波状态1.3.2 驻波状态1.3.3 行驻波状态;ZL;式中终端反射系数的模和相角分别为: ; |Γ|1，表明反射波幅度小于入射波幅???，入射波功率部分被负载吸收，部分被负载反射，部分反射波与入射波叠加形成行驻波。 1．沿线电压、电流分布 终端接任意负载时沿线的电压电流复数振幅的一般表达式为： ;由此可知： (1)沿线电压电流呈非正弦周期分布； (2)当 即 时，电压取得最大值（波腹），电流取得最小值（波节），它们的位置用 表示。 ;由： 得：;(4)结论： (a)电压或电流的最大值小