第2章 金屬傳輸線理論

1、第二章 金屬傳輸線理論內(nèi)容提要n2.1 常用傳輸線及應(yīng)用常用傳輸線及應(yīng)用 n2.2 傳輸線常用分析方法及電參數(shù)傳輸線常用分析方法及電參數(shù)n2.3 傳輸線方程及其解傳輸線方程及其解 n2.4 傳輸線的基本特性參數(shù)傳輸線的基本特性參數(shù)n2.5 傳輸線的工作狀態(tài)傳輸線的工作狀態(tài)本章要點(diǎn)n金屬傳輸線分類（TEM波，TE、TM波）、使用頻段和用途n傳輸線的長(zhǎng)線和短線，集總與分布參數(shù)（一次參數(shù)）概念以及物理意義n均勻傳輸線的方程推導(dǎo)思路，其穩(wěn)態(tài)解的分析n均勻傳輸線的二次參數(shù)、 、和Zc的物理意義,在不同頻率下的特性n相速度和群速度概念及區(qū)別n傳輸線（對(duì)稱電纜線）的特性阻抗ZC匹配、失配狀態(tài)n串音、串音衰減

2、和串音防衛(wèi)度定義，物理意義 第二章第二章 金屬傳輸線理論金屬傳輸線理論 2.1常用傳輸線及其應(yīng)用 2.1.1傳輸線的定義n廣義：能夠引導(dǎo)電磁波能量沿著一定方向傳輸?shù)慕橘|(zhì)。廣義：能夠引導(dǎo)電磁波能量沿著一定方向傳輸?shù)慕橘|(zhì)。n狹義：一種線狀結(jié)構(gòu)的介質(zhì)，且其橫向尺寸遠(yuǎn)小于工作狹義：一種線狀結(jié)構(gòu)的介質(zhì)，且其橫向尺寸遠(yuǎn)小于工作波長(zhǎng)波長(zhǎng)n金屬傳輸線要求？金屬傳輸線要求？傳輸效率要盡可能高即傳輸損耗要盡可能小、帶寬要傳輸效率要盡可能高即傳輸損耗要盡可能小、帶寬要盡可能寬、工作特性穩(wěn)定、成本低。盡可能寬、工作特性穩(wěn)定、成本低。n金屬傳輸線在不同頻率范圍內(nèi)使用時(shí)，其傳輸金屬傳輸線在不同頻率范圍內(nèi)使用時(shí)，其傳輸特性

3、不同，需要分別采用不同種類的傳輸線來(lái)特性不同，需要分別采用不同種類的傳輸線來(lái)適應(yīng)不同場(chǎng)合。適應(yīng)不同場(chǎng)合。n任何一種傳輸線，其信號(hào)能量的傳播都是以電任何一種傳輸線，其信號(hào)能量的傳播都是以電磁波的形式進(jìn)行的。磁波的形式進(jìn)行的。n電磁波的波型又稱為電磁波的波型又稱為模式模式，是指能夠獨(dú)立存在，是指能夠獨(dú)立存在的一種電磁波分布或電磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)。的一種電磁波分布或電磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)。平面波的電磁波型分類：nTE波波：橫電波，這種波的：橫電波，這種波的Ez=0，其電場(chǎng)分量都其電場(chǎng)分量都在橫截面上，但有在橫截面上，但有Hz0。nTM波波：橫磁波，這種波的：橫磁波，這種波的Hz=0，其磁場(chǎng)分量都，其磁場(chǎng)分量都在橫截面上，

4、但有在橫截面上，但有Ez0。nTEM波波：橫電磁波，即無(wú)：橫電磁波，即無(wú)Ez分量又無(wú)分量又無(wú)Hz分量。分量。電場(chǎng)、磁場(chǎng)分量都在橫截面上。電場(chǎng)、磁場(chǎng)分量都在橫截面上。2.1.2金屬傳輸線分類、使用頻段和用途 按傳輸導(dǎo)行電磁波（導(dǎo)波）分類：1.TEM模模(波波) (含準(zhǔn)含準(zhǔn)TEM模傳輸線模傳輸線)金屬傳輸線金屬傳輸線 有平行雙導(dǎo)線、同軸線、微帶傳輸線等。如圖2.1所示.金屬傳輸線的種類:(a)平行雙導(dǎo)線，(b)同軸線(c)帶狀線，(d)微帶(e)矩形波導(dǎo)(f）圓形波導(dǎo)，（g）脊形波導(dǎo)，（h）橢圓波導(dǎo)（1）平行雙導(dǎo)線是最簡(jiǎn)單的）平行雙導(dǎo)線是最簡(jiǎn)單的TEM波線波線 平行雙導(dǎo)線特點(diǎn)：隨著傳輸平行雙導(dǎo)線特

5、點(diǎn)：隨著傳輸TEM波的頻率增高時(shí)，波的頻率增高時(shí)，輻射損耗會(huì)急劇增加。該傳輸線只適合于輻射損耗會(huì)急劇增加。該傳輸線只適合于千米波、千米波、米波的低頻段米波的低頻段。（2）同軸線：可消除電磁輻射，用于）同軸線：可消除電磁輻射，用于分米波的高分米波的高頻段至頻段至10厘米波段厘米波段。主要優(yōu)點(diǎn)是工作頻帶寬，適合。主要優(yōu)點(diǎn)是工作頻帶寬，適合頻帶較寬的信號(hào)傳送。（也傳輸頻帶較寬的信號(hào)傳送。（也傳輸TE、TM波）波）（3）帶狀線：由雙接地板中間夾有一導(dǎo)體帶構(gòu)）帶狀線：由雙接地板中間夾有一導(dǎo)體帶構(gòu)成，導(dǎo)體帶與雙接地板之間是固體介質(zhì)或空氣。成，導(dǎo)體帶與雙接地板之間是固體介質(zhì)或空氣。帶狀線可以看成由同軸線演變

6、而來(lái)，適合做帶狀線可以看成由同軸線演變而來(lái)，適合做1GHz以上的高性能無(wú)源帶狀元件，如濾波器、以上的高性能無(wú)源帶狀元件，如濾波器、耦合器等。耦合器等。同軸線到帶狀線的演變同軸線到帶狀線的演變 （4）微帶傳輸線：是微波集成電路的主要組成部）微帶傳輸線：是微波集成電路的主要組成部分，分，微帶線它由介質(zhì)基片上的導(dǎo)體帶與底面上金微帶線它由介質(zhì)基片上的導(dǎo)體帶與底面上金屬接地板構(gòu)成。它也可以看成由平行雙導(dǎo)線演變屬接地板構(gòu)成。它也可以看成由平行雙導(dǎo)線演變而來(lái)。而來(lái)。廣泛用于廣泛用于1GHz以上制作各種集成微波元器以上制作各種集成微波元器件。件。 平行雙導(dǎo)線向微帶的演變平行雙導(dǎo)線向微帶的演變 2.傳輸傳輸TE

7、模模(波波)和和TM模模(波波)的的金屬波導(dǎo)傳輸線金屬波導(dǎo)傳輸線n傳輸線有：矩形波導(dǎo)、圓波導(dǎo)、橢圓波導(dǎo)、脊形波導(dǎo)等 n特點(diǎn)特點(diǎn):金屬波導(dǎo)傳輸線是將電磁波束縛在管內(nèi)傳輸?shù)?。n適用于高頻（厘米、分米波段）傳輸金屬波導(dǎo)作為傳輸線金屬波導(dǎo)作為傳輸線: :q因電磁波全封閉金屬波導(dǎo)管內(nèi)，則其輻射極微。因電磁波全封閉金屬波導(dǎo)管內(nèi)，則其輻射極微。q因波導(dǎo)是空心的沒(méi)有內(nèi)導(dǎo)體，波導(dǎo)的擊穿強(qiáng)度很高，因波導(dǎo)是空心的沒(méi)有內(nèi)導(dǎo)體，波導(dǎo)的擊穿強(qiáng)度很高，可傳大功率微波信號(hào)?？蓚鞔蠊β饰⒉ㄐ盘?hào)。q波導(dǎo)壁面積大，高頻電流的趨表面熱損耗小。波導(dǎo)壁面積大，高頻電流的趨表面熱損耗小。q 在平行雙導(dǎo)線中傳輸?shù)男胁▽儆谠谄叫须p導(dǎo)線中傳輸?shù)?/p>

8、行波屬于TEM波，而波，而在金屬波導(dǎo)中不存在在金屬波導(dǎo)中不存在TEM波，只需討論波，只需討論TE、TM波。波。q 同軸線對(duì)在低頻時(shí)傳輸?shù)牟ㄊ峭S線對(duì)在低頻時(shí)傳輸?shù)牟ㄊ荰EM波，在高波，在高頻時(shí)既有頻時(shí)既有TEM波又有波又有TE和和TM波。波。q 帶狀線、微帶線傳輸?shù)闹髂Ｊ菐罹€、微帶線傳輸?shù)闹髂Ｊ荰EM波，同樣波，同樣還有還有TE、TM波存在。波存在。本章主要討論平行雙導(dǎo)線和同軸線的傳輸特性。本章主要討論平行雙導(dǎo)線和同軸線的傳輸特性。自學(xué)2.1.22.1.4了解各種電纜的基本特點(diǎn)和簡(jiǎn)單應(yīng)用。理解幾種應(yīng)用的結(jié)構(gòu)圖。2.2 傳輸線常用分析方法及電參數(shù)傳輸線常用分析方法及電參數(shù)n2.2.1分析方法的

9、討論 分析電信號(hào)沿傳輸線中行進(jìn)的傳輸特性時(shí)，通常有兩種方法可供使用：q電路分析理論q電磁場(chǎng)理論電路分析理論法電路分析理論法，指的是把傳播電信號(hào)的傳輸線，指的是把傳播電信號(hào)的傳輸線看成是由一系列的電阻看成是由一系列的電阻R、電感、電感L、電容、電容C和電導(dǎo)和電導(dǎo)G串、并聯(lián)等效電路組成的。串、并聯(lián)等效電路組成的。通過(guò)基爾霍夫定律可較準(zhǔn)確地列出傳輸線上任意通過(guò)基爾霍夫定律可較準(zhǔn)確地列出傳輸線上任意一點(diǎn)的一點(diǎn)的V和和I的表達(dá)式。的表達(dá)式。分析方法易于理解分析方法易于理解在頻率較低的情況下，結(jié)論能滿足工程上的要求。在頻率較低的情況下，結(jié)論能滿足工程上的要求。 電磁場(chǎng)理論分析法電磁場(chǎng)理論分析法通過(guò)麥克斯韋

10、方程和邊界條件嚴(yán)密分析，可得到通過(guò)麥克斯韋方程和邊界條件嚴(yán)密分析，可得到E、H的表達(dá)式，從中推斷出信號(hào)沿波導(dǎo)傳輸?shù)囊?guī)的表達(dá)式，從中推斷出信號(hào)沿波導(dǎo)傳輸?shù)囊?guī)律。律。 2.2.2長(zhǎng)線與短線的概念長(zhǎng)線與短線的概念長(zhǎng)線與短線是長(zhǎng)線與短線是傳輸線的幾何長(zhǎng)度相對(duì)于工作波傳輸線的幾何長(zhǎng)度相對(duì)于工作波長(zhǎng)段中最小的波長(zhǎng)長(zhǎng)段中最小的波長(zhǎng)min而言的而言的。n若若Lmin/100則稱為則稱為長(zhǎng)線長(zhǎng)線工作狀態(tài)，主要考慮工作狀態(tài)，主要考慮分布參數(shù)。分布參數(shù)。n若若Lmin/100則稱為則稱為短線短線工作狀態(tài)，主要考慮工作狀態(tài)，主要考慮集總參數(shù)。集總參數(shù)。長(zhǎng)線并不意味著傳輸線的幾何長(zhǎng)度長(zhǎng)線并不意味著傳輸線的幾何長(zhǎng)度L很長(zhǎng)

11、。很長(zhǎng)。若工作在微米波段時(shí)，傳輸線長(zhǎng)度為分米時(shí)，即可若工作在微米波段時(shí)，傳輸線長(zhǎng)度為分米時(shí)，即可稱為長(zhǎng)線。相反稱為長(zhǎng)線。相反，輸送市電的電力線輸送市電的電力線,其工作頻率為其工作頻率為50Hz，相當(dāng)于波長(zhǎng)為，相當(dāng)于波長(zhǎng)為6000千米千米,即使傳輸線長(zhǎng)度幾千即使傳輸線長(zhǎng)度幾千米以上米以上,仍然不能稱為長(zhǎng)線。仍然不能稱為長(zhǎng)線。 為什么要定義長(zhǎng)線和短線？！2.2.3集總參數(shù)與分布參數(shù)電路理論 1.集總參數(shù)電路理論 n一個(gè)工作在低頻的傳輸線，可以認(rèn)為傳輸線上所有的電場(chǎng)一個(gè)工作在低頻的傳輸線，可以認(rèn)為傳輸線上所有的電場(chǎng)能集中在一個(gè)電容器能集中在一個(gè)電容器C中，磁場(chǎng)能集中在一個(gè)電感器中，磁場(chǎng)能集中在一個(gè)電

12、感器L中，中，把消耗的電磁能量集中在一個(gè)電阻元件把消耗的電磁能量集中在一個(gè)電阻元件R和一個(gè)電導(dǎo)元件和一個(gè)電導(dǎo)元件G上，除了集總電容、電感和電阻外，其余的連接導(dǎo)線都上，除了集總電容、電感和電阻外，其余的連接導(dǎo)線都是理想連接線。故只有集總參數(shù)。是理想連接線。故只有集總參數(shù)。 收收L R LGCRL Rc Rc 發(fā)發(fā)發(fā)發(fā)RL 收收L 傳輸線的傳輸特性就由集總參數(shù)元件決定。傳輸線的傳輸特性就由集總參數(shù)元件決定。由于傳輸線工作在由于傳輸線工作在“短線短線”狀態(tài)，在穩(wěn)態(tài)工作情狀態(tài)，在穩(wěn)態(tài)工作情況下，可認(rèn)為沿傳輸線各點(diǎn)的電壓電流是同時(shí)建況下，可認(rèn)為沿傳輸線各點(diǎn)的電壓電流是同時(shí)建立的。因此沿傳輸線上的電壓、電

13、流大小和相位立的。因此沿傳輸線上的電壓、電流大小和相位與傳輸線上各點(diǎn)的空間位置無(wú)關(guān)，從而有：與傳輸線上各點(diǎn)的空間位置無(wú)關(guān)，從而有： RRRiuRuiRRdtdiLuLLdtuLiLL1dtiCuCC1dtduCiCC2.分布參數(shù)n工作在高頻率的傳輸線，相當(dāng)于長(zhǎng)線狀態(tài)，工作在高頻率的傳輸線，相當(dāng)于長(zhǎng)線狀態(tài)，傳傳輸線上電壓、電流不僅隨時(shí)間變化而且還和傳輸線上電壓、電流不僅隨時(shí)間變化而且還和傳輸線的長(zhǎng)度變化有關(guān)。因此沿傳輸線上的電壓、輸線的長(zhǎng)度變化有關(guān)。因此沿傳輸線上的電壓、電流表達(dá)式要用偏微分方程來(lái)表示電流表達(dá)式要用偏微分方程來(lái)表示，主要考慮，主要考慮分布參數(shù)。分布參數(shù)。n把傳輸線單位長(zhǎng)度上的電阻

14、、電感、電容、電把傳輸線單位長(zhǎng)度上的電阻、電感、電容、電導(dǎo)分別稱為分布電阻導(dǎo)分別稱為分布電阻R1、分布電感、分布電感L1、分布電、分布電容容C1、分布電導(dǎo)、分布電導(dǎo)G1，并統(tǒng)稱為傳輸線的分布參，并統(tǒng)稱為傳輸線的分布參數(shù)。數(shù)。為什么要引入分布參數(shù)？為什么要引入分布參數(shù)？分布參數(shù)與傳輸線結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系n電容值的確定n互相絕緣的平行雙導(dǎo)線是電容器的兩個(gè)極板，線路的直徑d越大，兩導(dǎo)線間距D越近，線路越長(zhǎng)時(shí)，電容量越大，與傳輸信號(hào)的頻率、電壓和電流的值無(wú)關(guān)n電阻、電感和電導(dǎo)都是頻率及導(dǎo)線間的距離D和導(dǎo)線直徑d的函數(shù)n特別是導(dǎo)線的電阻，頻率越高它就越大，其原因可以用集膚效應(yīng)來(lái)解釋。什么叫做“集膚效應(yīng)”現(xiàn)象

15、？當(dāng)導(dǎo)線通過(guò)交流電流時(shí),在導(dǎo)線的中心處電流密度較小，而表面則增大即電流趨向于沿導(dǎo)線表面流通。導(dǎo)線的頻率越高，其電流趨向于沿導(dǎo)線表面流通這種現(xiàn)象越明顯，頻率相當(dāng)高時(shí)在導(dǎo)線中心層幾乎沒(méi)有電流流過(guò)，相當(dāng)于減少導(dǎo)線的截面積，使導(dǎo)線電阻增大，而頻率越高，電阻越大。這種現(xiàn)象叫做“集膚效應(yīng)”現(xiàn)象。為什么會(huì)產(chǎn)生集膚效應(yīng)”導(dǎo)線截面上的磁場(chǎng)導(dǎo)線截面上的磁場(chǎng)當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)線時(shí)，在導(dǎo)線當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)線時(shí)，在導(dǎo)線的內(nèi)部及其周圍，就要產(chǎn)生磁場(chǎng)，的內(nèi)部及其周圍，就要產(chǎn)生磁場(chǎng)，見(jiàn)圖見(jiàn)圖A所示。通過(guò)電流是變化的，所示。通過(guò)電流是變化的，磁通將隨電流變化而變化。任何磁通將隨電流變化而變化。任何磁通變化在導(dǎo)體內(nèi)部都會(huì)產(chǎn)生感磁通變化在導(dǎo)

16、體內(nèi)部都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)反電動(dòng)勢(shì)。這種應(yīng)反電動(dòng)勢(shì)。這種反電動(dòng)勢(shì)作用反電動(dòng)勢(shì)作用方向與外部信號(hào)源的電動(dòng)勢(shì)方向方向與外部信號(hào)源的電動(dòng)勢(shì)方向相反相反，它阻礙導(dǎo)線內(nèi)交流電流的，它阻礙導(dǎo)線內(nèi)交流電流的流通，所以它會(huì)減小導(dǎo)線內(nèi)的電流通，所以它會(huì)減小導(dǎo)線內(nèi)的電流。流。 在導(dǎo)體截面的各同心層處，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也在導(dǎo)體截面的各同心層處，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也不同的，離導(dǎo)線的中心愈近，則圍繞這一層不同的，離導(dǎo)線的中心愈近，則圍繞這一層的磁力線的數(shù)量也越多，因而在這一層內(nèi)所的磁力線的數(shù)量也越多，因而在這一層內(nèi)所感應(yīng)的反電動(dòng)勢(shì)也愈高。感應(yīng)的反電動(dòng)勢(shì)也愈高。 流過(guò)導(dǎo)線的信號(hào)電流頻率越高時(shí)，磁通的流過(guò)導(dǎo)線的信號(hào)電流頻率越高時(shí)，磁通的變化速度

17、也就越快，因此，導(dǎo)線內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)變化速度也就越快，因此，導(dǎo)線內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也越高。在這種情況下，導(dǎo)線中心沒(méi)有電勢(shì)也越高。在這種情況下，導(dǎo)線中心沒(méi)有電流的范圍也就越大。這就是產(chǎn)生流的范圍也就越大。這就是產(chǎn)生“集膚效應(yīng)集膚效應(yīng)”的原理的原理。表2-1雙導(dǎo)線和同軸線的分布參數(shù) （=1/=1/） 平行雙導(dǎo)線一次參數(shù)與平行雙導(dǎo)線一次參數(shù)與f f、D D、d d的關(guān)系的關(guān)系 （a）一次參數(shù)與）一次參數(shù)與D關(guān)系關(guān)系 (b) 一次參數(shù)與頻率一次參數(shù)與頻率f關(guān)系關(guān)系 (c) 一次參數(shù)與直徑一次參數(shù)與直徑d關(guān)系關(guān)系 同軸線一次參數(shù)與同軸線一次參數(shù)與f f、b/b/a的變化關(guān)系的變化關(guān)系 2.3 均勻傳輸線方程及其穩(wěn)態(tài)

18、均勻傳輸線方程及其穩(wěn)態(tài)解解 根據(jù)目前金屬傳輸線所傳輸?shù)男畔⑷萘?，傳輸線根據(jù)目前金屬傳輸線所傳輸?shù)男畔⑷萘浚瑐鬏斁€幾乎處于幾乎處于“長(zhǎng)線長(zhǎng)線”狀態(tài)，多采用分布參數(shù)電路理狀態(tài)，多采用分布參數(shù)電路理論論那么應(yīng)該如何對(duì)長(zhǎng)線進(jìn)行分析？那么應(yīng)該如何對(duì)長(zhǎng)線進(jìn)行分析？ 將整個(gè)傳輸線看成由許多尺寸極短的集總參數(shù)電路連接而將整個(gè)傳輸線看成由許多尺寸極短的集總參數(shù)電路連接而成的，其中每個(gè)成的，其中每個(gè)“小電路小電路”為集總參數(shù)電路單元并遵循基為集總參數(shù)電路單元并遵循基爾霍夫定律，但在同一瞬間，各個(gè)爾霍夫定律，但在同一瞬間，各個(gè)“小電路小電路”都具有不同都具有不同的電壓值和電流值，的電壓值和電流值，以此去模擬實(shí)際傳輸

19、線，使其更逼近以此去模擬實(shí)際傳輸線，使其更逼近真實(shí)。真實(shí)。 為了進(jìn)一步分析傳輸線的傳輸特性，為了進(jìn)一步分析傳輸線的傳輸特性，首先從傳輸首先從傳輸線上任意一點(diǎn)的電流、電壓分布著手，利用傳輸線上任意一點(diǎn)的電流、電壓分布著手，利用傳輸線等效電路，并根據(jù)基爾霍夫定律，列出電壓和線等效電路，并根據(jù)基爾霍夫定律，列出電壓和電流的表達(dá)式，然后求出其解。電流的表達(dá)式，然后求出其解。（a）微小線元）微小線元dz的等效電路的等效電路 （b）有耗線的等效電路）有耗線的等效電路均勻傳輸線的等效電路均勻傳輸線的等效電路2.3.1 均勻傳輸線的方程均勻傳輸線的方程n假設(shè)傳輸線的始端連接了一個(gè)角頻率為的正弦信號(hào)源，且其電壓

20、和電流隨時(shí)間作簡(jiǎn)諧變化。此時(shí)傳輸線上電壓和電流的瞬時(shí)值為u（z,t）和i（z,t），則有n式(2-1)中U(z)和I(z)分別為傳輸線上z處電壓、電流的復(fù)有效值，它們僅是距離z的函數(shù)。)( , )Re ( ) (2-1)( , )Re ( )j tj tu z tU z ei z tI z e2.3.1 均勻傳輸線的方程均勻傳輸線的方程n再設(shè)t時(shí)刻在位置 z處A點(diǎn)的輸入電壓和電流分別為u(z,t)和i(z,t)，z+dz處B點(diǎn)的輸出電壓和電流分別為u(z+dz,t )和i(z+dz,t ) 。n對(duì)于等效電路，可以看成集總參數(shù)電路，應(yīng)用基爾霍夫的A、B兩點(diǎn)間的電壓降和電流定律可得： 2.3.1

21、均勻傳輸線的方程均勻傳輸線的方程式（2-2）既為均勻傳輸線方程,又稱為電報(bào)方程。1111( , )( , )(, )( , )( , )( , )( , )( , )(, )( , )( , )( , )u z ti z tu z dz tu z tdu z tdzRi z tLdzzti z tu z ti z dz ti z tdi z tdzGu z tCdzzt也即也即1111( , )( , )( , ) (2-2)( , )( , )( , )u z ti z tRi z tLzti z tu z tG u z tCztn將式(2-1)代入式(2-2),并將U(z)寫為U，I(z)

22、 寫為I，得到如下傳輸方程：n式(2-3)稱為時(shí)諧形式的傳輸線方程，它描述了均勻傳輸線每個(gè)微分段上電壓和電流的變化規(guī)律，由此方程可以解出線上任意點(diǎn)的電壓和電流以及它們之間的關(guān)系。 1111() (2-3)()dURjL IdzdIGj C Udz表明傳輸線上單位長(zhǎng)度的電壓變化量等于表明傳輸線上單位長(zhǎng)度的電壓變化量等于單位長(zhǎng)度上串聯(lián)阻抗單位長(zhǎng)度上串聯(lián)阻抗Z Z1 1的壓降；傳輸線上單位長(zhǎng)的壓降；傳輸線上單位長(zhǎng)度的電流變化量等于單位長(zhǎng)度上并聯(lián)導(dǎo)納度的電流變化量等于單位長(zhǎng)度上并聯(lián)導(dǎo)納Y Y1 1的分的分流量。流量。UYdzdIIZdzdU11111111CjGYLjRZ傳輸線上單位長(zhǎng)度的串聯(lián)電阻傳輸

23、線上單位長(zhǎng)度的串聯(lián)電阻傳輸線上單位長(zhǎng)度的并聯(lián)導(dǎo)納傳輸線上單位長(zhǎng)度的并聯(lián)導(dǎo)納 令令則則2.3.2傳輸線方程的解 將2.3式兩端對(duì)z再求導(dǎo)得22112211)()(dzIddzdUCjGdzUddzdILjR1dUZ Idz 1d IY Ud z )(11112CjGLjR令令變換后可得變換后可得2.6式式: 22222200d UUdzd IIdz(2.6）上式稱為均勻傳輸線的波動(dòng)方程上式稱為均勻傳輸線的波動(dòng)方程二階線性常微分方程式二階線性常微分方程式其解為其解為： )(/1)()(2121zzzzeAeAZczIeAeAzUcZ 具有阻抗量綱，稱為傳輸線的具有阻抗量綱，稱為傳輸線的特性阻抗特性

24、阻抗。 為積分常數(shù)為積分常數(shù),利用邊界條件解出其值利用邊界條件解出其值 jCjGLjR211111)(111111CjGLjRLjRZc其中其中 為傳輸線上波的為傳輸線上波的傳輸常數(shù)傳輸常數(shù),實(shí)部實(shí)部稱為稱為衰減常數(shù)衰減常數(shù), 虛部虛部稱為稱為相移常數(shù)相移常數(shù).21,AA(2.6式式) cos() cos( )Re( )(Re),( 2 1 2 1zteAzteAeeAeAezUtzuzztjzztj) cos() cos(),( 2 1zteZAzteZAtzizczc根據(jù)式（根據(jù)式（2-1）的假設(shè)（即電壓和電流隨時(shí)間做）的假設(shè)（即電壓和電流隨時(shí)間做簡(jiǎn)諧變化），由式簡(jiǎn)諧變化），由式(2-6)

25、可得傳輸線上的電壓和電可得傳輸線上的電壓和電流瞬時(shí)值為流瞬時(shí)值為n傳輸線上電壓和電流是以波的形式傳播的n任意一點(diǎn)上電壓和電流均由兩部分疊加而成n 表示沿+z方向傳播的衰減行波(稱為入射波)n 表示沿-z方向傳播的衰減行波(稱為反射波)zeze傳輸線上的入射波和反射波傳輸線上的入射波和反射波20150922 廣電廣電 通信通信求解積分常數(shù)求解積分常數(shù)A1,A2: 1、已知終端的電流、已知終端的電流I2和電壓和電壓U2時(shí)的解時(shí)的解2、已知始端電壓、已知始端電壓U1和電流和電流I1時(shí)的解時(shí)的解3、已知電源電動(dòng)勢(shì)、已知電源電動(dòng)勢(shì)Eg、內(nèi)阻、內(nèi)阻Zg及負(fù)載阻抗及負(fù)載阻抗ZL時(shí)的解時(shí)的解1、已知終端的電流

26、I2和電壓U2時(shí)的解此時(shí)將此時(shí)將Z=L,U(L)=U2,I(L)=I2，代入代入(2.6) (2.6) 式可得：式可得： )(1212212LLCLLeAeAZIeAeAU LCLCeZIUAeZIUA22222221求解可得：求解可得： 22)(22)(22222222zcczcczczceZZIUeZZIUZIeZIUeZIUZU)(22)(22)(22)(2222)(22)(zlcczlcczlczlceZZIUeZZIUzIeZIUeZIUzUZ=L- -Z，Z是由終端為起點(diǎn)的坐標(biāo)是由終端為起點(diǎn)的坐標(biāo) 2、已知始端電壓U1和電流I1時(shí)的解zcczcczczceZZIUeZZIUZIeZ

27、IUeZIUZU22)(22)(11111111)(21)(21112111ccZIUAZIUA此時(shí)此時(shí)Z=0，以及，以及U(0)=U(0)= U1 ,I(0)= ,I(0)= I1已知電源電動(dòng)勢(shì)已知電源電動(dòng)勢(shì)Eg、內(nèi)阻、內(nèi)阻Zg及負(fù)載阻抗及負(fù)載阻抗ZL時(shí)的解時(shí)的解在z=0處，I(0)= I1，U(0)= Eg- I1Zg；在z=L處，I(L)=I2，U(L)= I2ZL 。將這些條件代入式（2-6）可得：1121121()ggcEI ZAAIAAZLLLeAeAZI212即，即， 分別消去分別消去I1和和I2解得：解得： )1)()1)(22102222211LgLcgLcgCgeZZeZE

28、AeZZZEA代入式(2-6),即得 式中, 是傳輸線始端的電壓反射系數(shù); 是傳輸線終端的電壓反射系數(shù).)1 ()()()1 ()()(2212222122LzLzcggLzLzcgcgeeeeZZEzIeeeeZZZEzUcgcgZZZZ1cLcLZZZZ22.4均勻傳輸線的基本特性參數(shù) n二次參數(shù)?n二次參數(shù)是指?jìng)鬏敵?shù) 特性阻抗 jcZ2.4.1特性阻抗特性阻抗Zc2.4.1.1Zc的一般公式的一般公式11111111cRj LRj LZZGj CYcjccZZe表示，則特性阻抗的幅角特性阻抗的模，用ccZ42122121221CGLRZC112111111GRRC-GL tan21CL

29、arcC其中：其中： 無(wú)損耗傳輸特性阻抗公式：無(wú)損耗傳輸特性阻抗公式： 將將 代入代入ZC定義式可得：定義式可得：0, 011GR11CLZc不同情況下的特性阻抗簡(jiǎn)化式 11, 0GRZc1111,GCLR01145CRZc直流：直流：音頻音頻 ：不同情況下的特性阻抗簡(jiǎn)化式不同情況下的特性阻抗簡(jiǎn)化式 1111,GCLR高頻：高頻：211121111111111111)1 ()1 (CjGLjRCLCjGCjLjRLjZc 213811111111111111211CGLRjCGLRCGLRCLZc可將誤差控制在一定范圍內(nèi)可將誤差控制在一定范圍內(nèi)不同情況下的特性阻抗簡(jiǎn)化式不同情況下的特性阻抗簡(jiǎn)化

30、式 常見(jiàn)的均勻傳輸線，參數(shù)間的關(guān)系應(yīng)滿足常見(jiàn)的均勻傳輸線，參數(shù)間的關(guān)系應(yīng)滿足 ：1111CGLR當(dāng)當(dāng)頻率無(wú)限高時(shí)頻率無(wú)限高時(shí), , C趨近于零，趨近于零，ZC趨近于趨近于事實(shí)上，當(dāng)頻率高于事實(shí)上，當(dāng)頻率高于30kHz30kHz時(shí)，用時(shí)，用此此式來(lái)計(jì)算式來(lái)計(jì)算Z ZC C，已可保證一般工程所需要的精度。，已可保證一般工程所需要的精度。 11CL2.4.1.5特性阻抗的幅頻特性和相頻特性 1.幅頻特性：幅度隨的變化，如圖所示。f 0（a） 隨頻率的升高而降低，最大值是直隨頻率的升高而降低，最大值是直流；流； （b）當(dāng)頻率無(wú)限升高時(shí)，）當(dāng)頻率無(wú)限升高時(shí)， 趨近于趨近于 即即 cZcZ11CL11li

31、mCLZcw2.相頻特性：相頻特性： 相位隨相位隨 的變化的變化c000ccff時(shí)，；時(shí)，在音頻范圍內(nèi)在音頻范圍內(nèi)f 0處處 有負(fù)的最大值有負(fù)的最大值3.由于由于 是負(fù)值（零和無(wú)窮除外），故是負(fù)值（零和無(wú)窮除外），故傳輸線的特性阻抗一般呈容性。但當(dāng)傳輸線的特性阻抗一般呈容性。但當(dāng)頻頻率超過(guò)率超過(guò)30KHz時(shí)容抗分量所占比重已極時(shí)容抗分量所占比重已極小，故可近似認(rèn)為電阻性。小，故可近似認(rèn)為電阻性。 cc4.Zc與輸入電流、電壓關(guān)系 n傳輸線上的電壓波（或電流波）是沿正向傳播的入射波和沿反向傳播的反射波所構(gòu)成。 n 和 分別代表入射的電壓波和電流波,n 和 代表反射的電壓波和電流波。UIUIIUZ

32、IUZcc 傳輸線上傳輸線上特性阻抗特性阻抗為任一點(diǎn)的電壓入射波和為任一點(diǎn)的電壓入射波和電流入射波的比值。電流入射波的比值。 rzrzeAUeAU21 zczceZAIeZAI21 電壓表示為：電壓表示為： 電流表示為：電流表示為： 5.當(dāng)終端負(fù)載當(dāng)終端負(fù)載 時(shí)，傳輸線的工作狀態(tài)時(shí)，傳輸線的工作狀態(tài) ClZZ 222UZIZIlc由于有由于有 代入（代入（2.10）式算出式算出 cZZIZU傳輸?shù)浇K端的信號(hào)全被吸收了，沒(méi)有反射波。任一點(diǎn)上的總電傳輸?shù)浇K端的信號(hào)全被吸收了，沒(méi)有反射波。任一點(diǎn)上的總電壓和總電流之比都為特性阻抗。壓和總電流之比都為特性阻抗。 22)(22)(22222222zccz

33、cczczceZZIUeZZIUZIeZIUeZIUZU2.4.2傳輸常數(shù)傳輸常數(shù)jCjGLjR1111 (2.29式式)如圖如圖2-152-15所示所示, ,考慮回路的始端，即考慮回路的始端，即Z=L時(shí)時(shí), ,按按(2.20)(2.20)式，回路始端電壓式，回路始端電壓U1和電流和電流I1為：為： L 21L 21)()()()(eIILIzIeUULUzUa：電磁波在傳輸線上的衰減：電磁波在傳輸線上的衰減：電磁波在傳輸線上的相位變化：電磁波在傳輸線上的相位變化回路始端電壓回路始端電壓U1( (或電流或電流I1) )和終端電壓和終端電壓U2( (或電流或電流I2) )之比：之比： LjeeI

34、IUU)(L 2121 ， 111UjeUU222UjeUU因?yàn)橐驗(yàn)?(2121212121UUUUjjjeUUeUeUUU所以所以)(21)(21UUjLjeUUe將上式兩邊取自然對(duì)數(shù)可得：將上式兩邊取自然對(duì)數(shù)可得： 21lnUUL 21ln1UUL21UUL)(121UUL（Np/km） （Np）（r rad）（r rad /km）如果用功率表示如果用功率表示 ：LLLeeeIUIUpp222112121ln21ppL （Np）21ln21ppL（Np/km）(2.21)(2.21)上式中上式中U1、I I1、p1分別為線路始端的輸入電壓、電分別為線路始端的輸入電壓、電流、功率；流、功率；

35、U2、I I2、p2分別為線路終端的輸出電壓、分別為線路終端的輸出電壓、電流、功率。電流、功率。(2.21)(2.21)式恰好是式恰好是傳輸網(wǎng)絡(luò)衰減定義式傳輸網(wǎng)絡(luò)衰減定義式。 傳輸常數(shù)傳輸常數(shù)這一數(shù)值綜合表征了信號(hào)的電磁波沿均這一數(shù)值綜合表征了信號(hào)的電磁波沿均勻匹配線路傳輸時(shí)勻匹配線路傳輸時(shí),一個(gè)單位長(zhǎng)度回路內(nèi)在幅值和相一個(gè)單位長(zhǎng)度回路內(nèi)在幅值和相位上所發(fā)生的變化程度位上所發(fā)生的變化程度。2.4.2.2傳輸常數(shù)傳輸常數(shù)的計(jì)算公式的計(jì)算公式)(1111CjGLjRj22211111111222111111112()()2()jRGLCjRCLGRGLCRCLG將上式兩邊求平方，得：上式兩邊的實(shí)數(shù)

36、部分和虛數(shù)部分對(duì)應(yīng)相等，則上式聯(lián)立求解，得：)()(21112112122121221CLGRCGLR)()(21112112122121221CLGRCGLR可以對(duì)各種雙線回路當(dāng)頻率從零至無(wú)窮大時(shí)進(jìn)可以對(duì)各種雙線回路當(dāng)頻率從零至無(wú)窮大時(shí)進(jìn)行計(jì)算，但公式較為復(fù)雜。使用最多的還是在行計(jì)算，但公式較為復(fù)雜。使用最多的還是在不同頻率范圍內(nèi)，衰減常數(shù)不同頻率范圍內(nèi)，衰減常數(shù)，相移常數(shù)，相移常數(shù)的的簡(jiǎn)化計(jì)算公式。簡(jiǎn)化計(jì)算公式。 N Np/ / km r rad / km (1)無(wú)損耗情況無(wú)損耗情況 01R01G011CL(dB/km) (rad/km) 可以看出無(wú)損耗傳輸線上所傳輸?shù)碾妷翰梢钥闯鰺o(wú)損耗

37、傳輸線上所傳輸?shù)碾妷翰ɑ螂娏鞑榈确ǎ湎嘁婆c所傳信號(hào)頻或電流波為等幅波，其相移與所傳信號(hào)頻率有關(guān)。率有關(guān)。 (2)音頻情況音頻情況 ,11CG11RL將此關(guān)系代入前式將此關(guān)系代入前式,可得可得:11CRj=(1+j) 211RC686. 8211CR211CR(dB/km) (rad/km) 于是有于是有 (3) 高頻情況高頻情況 , 11RL11111111111118.686 ()2 = ()22 =8.686 ()22 ()CRdB kmZRCLGNp kmLCRCLGdB kmLCLCrad km11GC二次傳輸參數(shù)在不同頻率下的計(jì)算公式二次傳輸參數(shù)在不同頻率下的計(jì)算公式 雙線傳輸

38、線的-f和-f的關(guān)系 -f 曲線012345678910 x 106012345678910fCR11fk-f 曲線00.511.522.533.544.55x 10400.20.40.60.811.21.411/ 2R C11CL例例2-12-1：已知：已知f=2.5MHzf=2.5MHz時(shí)，同軸電纜回路的一時(shí)，同軸電纜回路的一次參數(shù)為次參數(shù)為R1=65.887 /km，電感，電感L1=0.2654mH =0.2654mH /km/km，電導(dǎo)，電導(dǎo)G1=29.83s/km29.83s/km，電容，電容C1=48nF/km=48nF/km，試確定回路的二次參數(shù)。試確定回路的二次參數(shù)。 2.4.

39、3相速度、群速度的概念 （1）相速度Vp ：是指單頻信號(hào)沿一個(gè)方向傳輸?shù)男胁?入射波或反射波)前進(jìn)的速度.或單單一頻波的等相位（面）點(diǎn)移動(dòng)的速度，記一頻波的等相位（面）點(diǎn)移動(dòng)的速度，記作作 Vp圖圖2.7波速示意圖波速示意圖 如上圖所示如上圖所示 ：1tt 1zz 1p11zt2tt 2zz 22zt1tt 經(jīng)經(jīng) 這段時(shí)間，波從點(diǎn)這段時(shí)間，波從點(diǎn) 移動(dòng)到點(diǎn)移動(dòng)到點(diǎn) ，移動(dòng)距離移動(dòng)距離 ，因此波的傳輸速度是，因此波的傳輸速度是 12zz 1212ttzzVp時(shí)時(shí)點(diǎn)相位點(diǎn)相位 時(shí)時(shí)點(diǎn)相位點(diǎn)相位 1p2p2p根據(jù)定義根據(jù)定義p1與與p2為同相位點(diǎn)為同相位點(diǎn)：于是于是2211ztzt1212ttzzp

40、V波傳播的波傳播的相速度相速度 對(duì)于高頻而言對(duì)于高頻而言, 111CLVp 11CL根據(jù)表根據(jù)表2-6，對(duì)雙，對(duì)雙導(dǎo)線和同軸線：導(dǎo)線和同軸線：nccVrp11（2）群速度）群速度 Vg 任何實(shí)際的沿傳輸線傳播的信號(hào)總由任何實(shí)際的沿傳輸線傳播的信號(hào)總由多個(gè)相近多個(gè)相近頻率成分組成的。頻率成分組成的。故當(dāng)不同頻率的信號(hào)經(jīng)過(guò)傳輸線時(shí)，其衰減、故當(dāng)不同頻率的信號(hào)經(jīng)過(guò)傳輸線時(shí)，其衰減、相移均不同相移均不同，信號(hào)到達(dá)的時(shí)間必定有先有后，這就信號(hào)到達(dá)的時(shí)間必定有先有后，這就是常說(shuō)的色散現(xiàn)象。是常說(shuō)的色散現(xiàn)象。 不同頻率有不同的相速度不同頻率有不同的相速度，其傳輸速度將如何其傳輸速度將如何確定？確定？)(),

41、(ff群速度群速度V Vg g 群速度定義：群速度定義：指多頻信號(hào)包絡(luò)上，某一恒定相位指多頻信號(hào)包絡(luò)上，某一恒定相位點(diǎn)推進(jìn)的速度點(diǎn)推進(jìn)的速度Vg （能量的傳播速度）（能量的傳播速度） 兩個(gè)波可表示為：，這和方向傳播，位相常數(shù)為波，沿的電磁和、頻率為設(shè)有兩個(gè)振幅均為ZmA)()cos()()cos(21ztAztAmm兩者合成波為兩者合成波為 ：)cos()cos(2A )()cos()()cos(A mm21ztztztzt合成波示意圖合成波包絡(luò)示意圖合成波的振幅是受調(diào)制的，這個(gè)按余弦變化的調(diào)制合成波的振幅是受調(diào)制的，這個(gè)按余弦變化的調(diào)制波稱為波稱為包絡(luò)波包絡(luò)波。若相位點(diǎn)。若相位點(diǎn)從從Z=ZZ

42、=Z1 1處經(jīng)處經(jīng)t時(shí)間后傳時(shí)間后傳送到送到Z=ZZ=Z1 1Z處，其相位仍是處，其相位仍是，則可寫成，則可寫成=（t- -Z）=常數(shù)，那么此等相位面移動(dòng)速度由常數(shù)，那么此等相位面移動(dòng)速度由下式?jīng)Q定：下式?jīng)Q定：代入，則有將；時(shí)，有當(dāng)pgV VddddVpVpVVgP1由于由于 代表包絡(luò)的傳播速度代表包絡(luò)的傳播速度Vg，故：，故： 0 dtdzdtddtdzdtdzVggpppPpPgVddVVVddVVdVdddV)(000pppdVddVddVd當(dāng)，即相速度與頻率無(wú)關(guān)， 群速度等于相速度，為無(wú)色散。當(dāng)，即頻率越高，相速度越小， 群速度小于相速度，為正色散。當(dāng)，即頻率越高，相速度越大， 群速度

43、大于相速度，為負(fù)色散。2.5雙線傳輸線的工作狀態(tài)雙線傳輸線的工作狀態(tài)n電信傳輸?shù)哪康模赫_地以用戶滿電信傳輸?shù)哪康模赫_地以用戶滿意的質(zhì)量傳送信息，而對(duì)傳送信號(hào)意的質(zhì)量傳送信息，而對(duì)傳送信號(hào)功率大小的要求并非目的。功率大小的要求并非目的。n電信傳輸對(duì)傳送效率有要求。電信傳輸對(duì)傳送效率有要求。n在有線電信傳輸中，要求信源內(nèi)阻在有線電信傳輸中，要求信源內(nèi)阻ZgZg等于傳輸線等于傳輸線的特性阻抗的特性阻抗ZcZc，特性阻抗，特性阻抗ZcZc等于負(fù)載阻抗等于負(fù)載阻抗Z ZL L，這，這時(shí)負(fù)載就能獲得最大的功率，稱為時(shí)負(fù)載就能獲得最大的功率，稱為傳輸線的（負(fù)傳輸線的（負(fù)載）阻抗匹配，此時(shí)傳輸線工作在行波

44、狀態(tài)載）阻抗匹配，此時(shí)傳輸線工作在行波狀態(tài)。 n當(dāng)傳輸線阻抗匹配或傳輸線為半無(wú)限長(zhǎng)時(shí)，傳輸當(dāng)傳輸線阻抗匹配或傳輸線為半無(wú)限長(zhǎng)時(shí)，傳輸線處于行波工作狀態(tài)。線處于行波工作狀態(tài)。2.5.1傳輸線的阻抗匹配傳輸線的阻抗匹配2.5.1傳輸線的阻抗匹配傳輸線的阻抗匹配假如沒(méi)有阻抗匹配？假如沒(méi)有阻抗匹配？n出現(xiàn)反射波，意味著傳輸效率降低；出現(xiàn)反射波，意味著傳輸效率降低；n出現(xiàn)駐波，若電壓很高，電壓波腹點(diǎn)易出現(xiàn)介出現(xiàn)駐波，若電壓很高，電壓波腹點(diǎn)易出現(xiàn)介質(zhì)擊穿，為避免，則需采用大尺寸和耐壓高的質(zhì)擊穿，為避免，則需采用大尺寸和耐壓高的傳輸線，加大投資；傳輸線，加大投資；n電流波腹點(diǎn)電流過(guò)大，局部絕緣層易燒壞；電流

45、波腹點(diǎn)電流過(guò)大，局部絕緣層易燒壞；n輸入阻抗將隨頻率而變化，傳輸多頻率信號(hào)時(shí)，輸入阻抗將隨頻率而變化，傳輸多頻率信號(hào)時(shí)，出現(xiàn)失真；出現(xiàn)失真；n從天線向接收機(jī)送電視信號(hào)，部分信號(hào)在傳輸從天線向接收機(jī)送電視信號(hào)，部分信號(hào)在傳輸線上來(lái)回反射，降低傳輸效率，同時(shí)使圖像輪線上來(lái)回反射，降低傳輸效率，同時(shí)使圖像輪廓不清。廓不清。q行波狀態(tài)下電壓波和電流波的瞬態(tài)表示式為：行波狀態(tài)下電壓波和電流波的瞬態(tài)表示式為： )cos().( 1zteAtzuz)cos().( 1zteZAtzizCn如果傳輸線工作在無(wú)損情況下，上式可進(jìn)如果傳輸線工作在無(wú)損情況下，上式可進(jìn)一步改寫成：一步改寫成：)cos().(1ztA

46、tzu)cos().(1ztZAtziCn處于行波狀態(tài)下的傳輸線其特點(diǎn)如下：處于行波狀態(tài)下的傳輸線其特點(diǎn)如下：傳輸線上傳輸線上只存在入射波只存在入射波而無(wú)反射波而無(wú)反射波，電，電壓波或電流波均處于純行波狀態(tài)，幅度壓波或電流波均處于純行波狀態(tài)，幅度不變。不變。電壓波和電流波同相電壓波和電流波同相，其值之比（，其值之比（VI=Zc）為傳輸線的特性阻抗）為傳輸線的特性阻抗Zc；由傳輸線任意截面處向終端負(fù)載方向看由傳輸線任意截面處向終端負(fù)載方向看進(jìn)去的輸入阻抗進(jìn)去的輸入阻抗ZZc； 因沒(méi)有反射，始端向終端方向傳輸?shù)墓σ驔](méi)有反射，始端向終端方向傳輸?shù)墓β剩勘回?fù)載吸收，率，全部被負(fù)載吸收，傳輸效率最高

47、傳輸效率最高。 n應(yīng)當(dāng)注意，電信傳輸中的匹配連接，提應(yīng)當(dāng)注意，電信傳輸中的匹配連接，提高了傳輸效率和質(zhì)量，但從發(fā)送功率來(lái)高了傳輸效率和質(zhì)量，但從發(fā)送功率來(lái)說(shuō)，由于信源內(nèi)部的阻抗和負(fù)載阻抗相說(shuō)，由于信源內(nèi)部的阻抗和負(fù)載阻抗相等，等，接收設(shè)備能接收到的最大功率只是接收設(shè)備能接收到的最大功率只是發(fā)送信號(hào)功率的一半。發(fā)送信號(hào)功率的一半。nZ ZC CZ ZL L時(shí)，傳輸線上既有行波，又有駐波，時(shí)，傳輸線上既有行波，又有駐波，電壓、電流的幅度將隨傳播距離變化而在電壓、電流的幅度將隨傳播距離變化而在極大值與極小值之間擺動(dòng)，傳輸效率下降，極大值與極小值之間擺動(dòng)，傳輸效率下降，到達(dá)接收端的信號(hào)失真。到達(dá)接收端

48、的信號(hào)失真。n全反射：全反射：線路上發(fā)生斷線或短路故障，即線路上發(fā)生斷線或短路故障，即ZL或或ZL=0。當(dāng)電磁波傳輸?shù)浇K端時(shí)，。當(dāng)電磁波傳輸?shù)浇K端時(shí)，既不能繼續(xù)向前傳播，又沒(méi)有負(fù)載吸收能既不能繼續(xù)向前傳播，又沒(méi)有負(fù)載吸收能量，于是電磁波只能沿線路由終端向始端量，于是電磁波只能沿線路由終端向始端回傳，稱為反射，而且是全反射?；貍?，稱為反射，而且是全反射。2.5.2反射和反射損耗反射和反射損耗 入射波與反射波同相入射波與反射波反相如果電磁波為全反射時(shí)，傳輸線上處于駐波如果電磁波為全反射時(shí)，傳輸線上處于駐波工作狀態(tài)。工作狀態(tài)。駐波具有特點(diǎn)如下：駐波具有特點(diǎn)如下： 駐波是一種駐波是一種簡(jiǎn)諧振動(dòng)簡(jiǎn)諧振動(dòng)

49、，非傳輸波，非傳輸波，它是由兩個(gè)傳輸方向相反，振幅幅它是由兩個(gè)傳輸方向相反，振幅幅值不變的行波的迭加結(jié)果。值不變的行波的迭加結(jié)果。沿線電壓、電流的振幅是位置沿線電壓、電流的振幅是位置Z的函的函數(shù)數(shù)，具有波腹（峰值）點(diǎn)和波節(jié)點(diǎn)，具有波腹（峰值）點(diǎn)和波節(jié)點(diǎn)（零值）。短路線的終端為電壓波（零值）。短路線的終端為電壓波節(jié)點(diǎn)，但為電流波腹點(diǎn)；開(kāi)路線終節(jié)點(diǎn)，但為電流波腹點(diǎn)；開(kāi)路線終端為電壓波腹點(diǎn)，而電流為波節(jié)點(diǎn)。端為電壓波腹點(diǎn)，而電流為波節(jié)點(diǎn)。沿線各點(diǎn)的電壓和電流其相差為沿線各點(diǎn)的電壓和電流其相差為/2。在駐波狀態(tài)下，既沒(méi)有能量的損耗，在駐波狀態(tài)下，既沒(méi)有能量的損耗，也沒(méi)有能量的傳播。也沒(méi)有能量的傳播。相

50、鄰兩波節(jié)點(diǎn)之間沿線各點(diǎn)的電壓相鄰兩波節(jié)點(diǎn)之間沿線各點(diǎn)的電壓（或電流）同極性，波節(jié)點(diǎn)兩邊沿線（或電流）同極性，波節(jié)點(diǎn)兩邊沿線各點(diǎn)的電壓（或電流）反極性。各點(diǎn)的電壓（或電流）反極性。駐波的用途駐波的用途n測(cè)量波長(zhǎng)測(cè)量波長(zhǎng)n波節(jié)位置不隨時(shí)間變化，只與波長(zhǎng)有關(guān)波節(jié)位置不隨時(shí)間變化，只與波長(zhǎng)有關(guān)n當(dāng)做電抗元件當(dāng)做電抗元件n輸入阻抗呈純電抗性輸入阻抗呈純電抗性n短路線可用來(lái)構(gòu)成短路線可用來(lái)構(gòu)成Q值極高（值極高（10004000）的諧振回路。的諧振回路。n/2/2處阻抗為處阻抗為0 0，/4/4處阻抗為無(wú)窮大；處阻抗為無(wú)窮大；開(kāi)路開(kāi)路線在高頻時(shí)電磁能會(huì)從開(kāi)斷處輻射出去。線在高頻時(shí)電磁能會(huì)從開(kāi)斷處輻射出去。n

51、若負(fù)載若負(fù)載ZcZL時(shí)，反射情況必定存在，時(shí)，反射情況必定存在，但不會(huì)產(chǎn)生全反射，但不會(huì)產(chǎn)生全反射，為了描述不同負(fù)載阻為了描述不同負(fù)載阻抗下的反射程度，引入了反射系數(shù)?？瓜碌姆瓷涑潭?，引入了反射系數(shù)。 n反射系數(shù)反射系數(shù) 定義為，定義為，反射波與入射波之比反射波與入射波之比： )()()()()(zIzIzUzUzn經(jīng)過(guò)變換可以得到傳輸線上任意一點(diǎn)的反射系數(shù)為n （2.27）n其中終端反射系數(shù)為zzeeUUz22222)(2222222jcLcLCCeZZZZZIUZIU反射系數(shù)為復(fù)數(shù)表示，工程上常用反反射系數(shù)為復(fù)數(shù)表示，工程上常用反射損耗射損耗A和和 電壓駐波比VSWR來(lái)表示。反射損耗：CLCLZZZZIIUUAlg20lg20lg20反入反入反射損耗反射損耗A值越大，表明反射波越小，阻抗匹配值越大，表明反射波越小，阻抗匹配程度越好。程度越好。 (dB)n電壓駐波比VSWR（簡(jiǎn)稱駐波比）定義為n其中Umax出現(xiàn)在入射波和反射波同相位處，而Umin出現(xiàn)在入射波和反射波反相位處。nVSWR可表征失配程度或反射程度大小，取值范圍1VSWR，工程上允許VSWR1.5，VSWR取值越接近于1 ，其匹配程度越高。222222minmax11UUUUUUVSWRn傳輸線主要用來(lái)傳功率