中北大学微波技术第2章3.ppt

沿线电压电流振幅分布具有如下特点： （1）沿线电压电流呈非正弦周期分布； （2）当2bz-fL=2np （n=0,1,2,┄）时，即 在线上这些点处，电压振幅为最大值（波腹），电流振幅为最小值（波节），即 由于 可见 （3）当2bz-fL=(2n+1)p （n=0,1,2,┄）时，即 可见 在线上这些点处，电压振幅为最小值（波节），电流振幅为最大值（波腹），即 （4）由前面的结论可知，电压或电流的波腹点与波节点相距l/4。 （5）当负载为纯电阻RL，且RL＞Z0时，由GL的计算公式可得GL1＞0，GL2＝0和fL＝0，将fL的值代入式 得知第一个电压波腹点在终端。 当负载为纯电阻RL，且RL＜Z0，时，由式 可得GL1＜0、GL2＝0和fL=p，将fL的值代入式 得知第一个电压波腹点的位置为z=l/4。 当负载为感性阻抗时，XL＞0，由式 得GL1＞0（ ）或GL1＜0（ ）、GL2＞0及0＜fL＜p。将fL的值代入式 ，可知第一个电压波腹点在0＜z＜l/4的范围内。 当负载为容性阻抗时，XL＜0，有GL1＞0（ ）或GL1＜0（ ）、GL2＜0及p ＜fL＜2p。将fL的值代入，可知第一个电压波腹点在l/4＜z＜l/2的范围内。 2．沿线阻抗分布 当ZL=RL+jXL时，线上任一点处的输入阻抗为 （1）阻抗的数值周期性变化，在电压的波腹点和波节点，阻抗分别为最大值和最小值，两者相距l/4，且均为纯电阻，它们分别为 （2）每隔l/4，阻抗性质变换一次；每隔l/2，阻抗性质重复一次。 §2－4 均匀无耗传输线工作状态的分析 一、行波状态（无反射情况） 可得r =1，此时线上只有入射波，没有反射波，传输线工作于行波状态。 可得GL=0和G(z)=0，再由式 当传输线为半无限长或负载阻抗等于传输线特性阻抗时，根据式 瞬时值 行波状态下的分布规律： （3）阻抗：线上的输入阻抗处处相等且均等于特性阻抗，即 （1）振幅：线上电压和电流的振幅恒定不变； （2）相位：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： （4）参数：反射系数G=0，驻波比r=1，行波系数K=1； （5）传输功率：此时负载吸收的功率最大，在无耗传输线中a=0，则负载吸收功率等于入射波功率 二、驻波状态〔全反射情况） 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。 驻波状态下有 =1、r＝∞、K＝0。 1．终端短路（ZL=0） ZL=0，因而终端电压UL=0 当终端短路时终端电压入射波与反射波等幅反相；而电流入射波与反射波等幅同相。故终端的电压反射系数GL=－1。 沿线电压、电流的复数表达式为 上式取模得  瞬时值表达式 短路时的驻波状态分布规律 （1）振幅：瞬时电压或电流在传输线的某个固定位置上随时间t作正弦或余弦变化，而在某一时刻随位置z也作正弦或余弦变化； 短路时的驻波状态分布规律 当 时，电压振幅恒为最大值，即 ，而电流振幅恒为零，即 ，这些点称之为电压的波腹点和电流的波节点；当 时，电流振幅恒为最大值，即 ，而电压振幅恒为零，即 。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l/4。 短路时的驻波状态分布规律 （2）相位：瞬时电压和电流的时间相位差和空间相位差均为p/2，这表明传输线上没有功率传输。在0zl/4的区间内电压超前于电流，在l/4zl/2的区间内电压滞后于电流，然后重复； （3）阻抗：传输线终端短路时，输入阻抗为 短路时的驻波状态分布规律 在0＜z＜l/4范围内，Xin＞0呈感性，短路线等效为一电感； 当z=l/4时，Xin=∞，即l/4的短路线等效为一并联谐振回路； 在l/4＜z＜l/2范围内，Xin＜0呈容性，短路线等效为一电容； 当z=l/2时，Xin=0，即l/2的短路线等效为一串联谐振回路。 （4）参数：反射系数G =-1 ，驻波比r= ∞ ，行波系数K=0； （5）传输功率：在一个周期内平均传输功率为零，即无能量传输，只有电磁能