均勻無(wú)耗傳輸線的工作狀態(tài)分為三種負(fù)載無(wú)反射的行課件

均勻無(wú)耗傳輸線的工作狀態(tài)分為三種：

(1)

負(fù)載無(wú)反射的行波狀態(tài)（能量被負(fù)載全吸收）

︱G︱=0，r=1，K=1。

(2)

負(fù)載全反射的駐波狀態(tài)（負(fù)載沒(méi)有吸收能量）

︱G︱=1，r=∞，K=0。

(3)

負(fù)載部分反射的行駐波狀態(tài)（負(fù)載吸收部分能量）

0<︱G︱<1，1<r<∞，0<K<1。3均勻無(wú)耗長(zhǎng)線的工作狀態(tài)均勻無(wú)耗傳輸線的工作狀態(tài)分為三種：3均勻無(wú)耗長(zhǎng)線的工作狀1純駐波狀態(tài)行波狀態(tài)行駐波狀態(tài)終端短路終端開路終端接純電抗電壓、電流及輸入阻抗沿線的分布規(guī)律純行行終終終電壓、電流及輸入阻抗沿線的分布規(guī)律2一、行波狀態(tài)(匹配狀態(tài)、無(wú)反射狀態(tài))

當(dāng)ZL=Z0

時(shí),G2=(ZL－Z0)/(ZL＋Z0)=0,G(z)=0；

或傳輸線為半無(wú)限長(zhǎng)時(shí)，無(wú)反射，只有入射行波。

取z軸原點(diǎn)在波源、+z從源指向負(fù)載，則行波狀態(tài)下，線上電壓、電流復(fù)數(shù)表達(dá)式為一、行波狀態(tài)(匹配狀態(tài)、無(wú)反射狀態(tài))當(dāng)ZL=3由此可得行波工作狀態(tài)的特點(diǎn)(如圖2-13所示)：(1)︱G︱=0，r=1，K=1，沿線只有入射行波而無(wú)反射波；入射波的能量全部被負(fù)載吸收，傳輸效率最高。故ZL=Z0

時(shí)，負(fù)載與傳輸線匹配。電壓、電流瞬時(shí)值為(設(shè)由此可得行波工作狀態(tài)的特點(diǎn)(如圖2-13所示)：電壓、電流瞬4

(2)

Zin(z)=Z0

，為純阻。

(3)電壓、電流行波同相，相位(wt-bz)沿傳輸方向連續(xù)滯后。

(4)沿線電壓、電流的振幅恒定不變，圖2-13行波狀態(tài)下的電壓、電流及輸入阻抗分布(2)Zin(z)=Z0，為圖2-13行波狀5二、駐波狀態(tài)(全反射狀態(tài))

當(dāng)終端短路(ZL=0)、開路(ZL=∞)或接純電抗負(fù)載(ZL=±jXL)時(shí)，︱G(z)︱=︱G2︱=1，終端全反射，負(fù)載與傳輸線完全失配。沿線入、反射波疊加形成駐波分布。駐波狀態(tài)下，︱G︱=1，r=∞，K=0。

(1)

終端短路(ZL=0)二、駐波狀態(tài)(全反射狀態(tài))當(dāng)終端短路(ZL=0)61）沿線電壓、電流分布以上關(guān)系式代入式則電壓、電流瞬時(shí)表達(dá)式為：得：終端電壓電流同相周期為1）沿線電壓、電流分布以上關(guān)系式代入式則電壓、電流瞬時(shí)表達(dá)式7終端短路時(shí)長(zhǎng)線的工作狀態(tài)：①沿線電壓、電流均為駐波分布。②電壓、電流之間在位置或時(shí)間上，相位都相差p/2。

④在z=(2n+1)·(l/4)

(n=0,1,…)處為電壓波腹點(diǎn)(

)、電流波節(jié)點(diǎn)(

)。③在z=n·(l/2)

(n=0,1,…)處

(含終端

)為電壓波節(jié)點(diǎn)(

)、電流波腹點(diǎn)(

)。相鄰的波腹、波節(jié)相距l(xiāng)/4終端短路時(shí)長(zhǎng)線的工作狀態(tài)：④在z=(2n+1)·(l/4)8

2）短路線的輸入阻抗為純電抗。f

固定時(shí)，Zin(z)按正切規(guī)律變化。

由輸入阻抗的等效觀點(diǎn)出發(fā)，可將任意長(zhǎng)度的一段短路線等效為相應(yīng)的等效電抗。2）短路線的輸入阻抗為純電抗。f固定時(shí)，Zin(z)按9

沿線每經(jīng)過(guò)l/4，阻抗性質(zhì)變化一次；每經(jīng)過(guò)l/2，阻抗重復(fù)原有值。zXin(z)長(zhǎng)度為z的短路線的等效電路0=0(短路)串聯(lián)諧振0~l/4>0(感性)電感(純感抗）l/4=±∞(開路)并聯(lián)諧振l/4~

l/2<0(容性)電容（純?nèi)菘梗﹍/2=0

(短路)串聯(lián)諧振沿線每經(jīng)過(guò)l/4，阻抗性質(zhì)變化一次；每經(jīng)過(guò)zXin10（2）.終端開路(ZL=∞)1）沿線電壓、電流分布以上關(guān)系代入式(2-4e)得電壓、電流瞬時(shí)表達(dá)式為：（2）.終端開路(ZL=∞)1）沿線電壓、電流分布電壓、電11開路時(shí)的駐波狀態(tài)分布規(guī)律：①沿線電壓、電流均為駐波分布。②電壓、電流之間在空間位置或時(shí)間上，相位都相差p/2。③在z=n·(l/2)

(n=0,1,2,…)處(含終端)為電壓波腹點(diǎn)(

)、電流波節(jié)點(diǎn)(

)。④在z=(2n+1)·(l/4)

(n=0,1,2,…)

處為電壓波節(jié)點(diǎn)(

)、電流波腹點(diǎn)(

)。開路時(shí)的駐波狀態(tài)分布規(guī)律：④在z=(2n+1)·(l/122）開路線的輸入阻抗亦為純電抗。f

固定時(shí)，Zin(z)

按余切規(guī)律變化，。

由輸入阻抗的等效觀點(diǎn)出發(fā)，可將任意長(zhǎng)度的一段開路線等效為相應(yīng)的等效電路。2）開路線的輸入阻抗亦為純電抗。f固定時(shí)，Zin(z)13

沿線每經(jīng)過(guò)l/4，阻抗性質(zhì)變化一次；每經(jīng)過(guò)l/2，阻抗重復(fù)原有值。zXin(z)z長(zhǎng)度開路線的等效電路0=±∞(開路)并聯(lián)諧振0~l/4<0(容性)電容l/4=0(短路)串聯(lián)諧振l/4~l/2>0(感性)電感l(wèi)/2=±∞(開路)并聯(lián)諧振沿線每經(jīng)過(guò)l/4，阻抗性質(zhì)變化一次；每經(jīng)過(guò)zXin143）短路線與開路線比較各對(duì)應(yīng)量的相位相差

p/2(即空間相差l/4)。3）短路線與開路線比153.

終端接純電抗負(fù)載

(

ZL=±jX

(X>0))3.終端接純電抗負(fù)載(ZL=±jX(X>0))161）負(fù)載為純感抗(ZL=jX

(X>0)

)

終端的純感抗可用一段長(zhǎng)度為l0（0<l0<l/4）的短路線等效:

長(zhǎng)度為l、端接純感抗負(fù)載的無(wú)耗長(zhǎng)線，沿線電壓、電流、阻抗的變化規(guī)律與長(zhǎng)度為(l+l0)的短路線上對(duì)應(yīng)段的變化規(guī)律完全一致，距離終端最近的電壓波節(jié)點(diǎn)位置

lmin

為:1）負(fù)載為純感抗(ZL=jX(X>0))17

長(zhǎng)度為l、端接純?nèi)菘关?fù)載的無(wú)耗長(zhǎng)線，沿線電壓、電流、阻抗的變化規(guī)律與長(zhǎng)度為(l+l0)的短路線上對(duì)應(yīng)段的變化規(guī)律完全一致，距離終端最近的電壓波節(jié)點(diǎn)位置lmin：2）負(fù)載為純?nèi)菘?ZL=–jX

(X>0)

)

終端的純?nèi)菘箍捎靡欢伍L(zhǎng)度為l0(

l/4<l0<l/２)的短路線等效:長(zhǎng)度為l、端接純?nèi)菘关?fù)載的無(wú)耗長(zhǎng)線，沿線電2）18均勻無(wú)耗傳輸線的工作狀態(tài)分為三種負(fù)載無(wú)反射的行課件19

小結(jié)：當(dāng)長(zhǎng)線的ZL=0、∞、±jX

(X>0)時(shí)，終端均產(chǎn)生全反射，沿線電壓、電流呈駐波分布。①電壓波腹②沿線同一位置的電壓、電流之間相位差p/2，

只有能量的存貯并無(wú)能量的傳輸。③Zin(z)為純電抗性，l

/4傳輸線具有阻抗變換性，

l/2傳輸線具有阻抗重復(fù)性。電壓波節(jié)小結(jié)：當(dāng)長(zhǎng)線的ZL=0、∞、±jX(X>020三、行駐波狀態(tài)(部分反射狀態(tài))當(dāng)ZL=R±jX(X>0)時(shí)，三、行駐波狀態(tài)(部分反射狀態(tài))當(dāng)ZL=R±jX(X>0)時(shí)，21

反射波的幅度小于入射波，入射功率有一部分被負(fù)載吸收，另一部分則被反射回去，均勻無(wú)耗長(zhǎng)線工作在行駐波狀態(tài)。

沿線電壓、電流的分布：對(duì)上式取模，并注意到反射波的幅度小于入射波，入射功率有一部分被對(duì)上22

1.

當(dāng)2

bz

-f2=2n

p

(n=0，1，2，…)，即在

z=(f2l)/(4p)+n·l/2

(2-24a)處為電壓波腹點(diǎn)、電流波節(jié)點(diǎn)：分析式(2-23)，得：1.當(dāng)2bz-f2=2np(n=23由于0<︱G︱<1，可見，對(duì)于行駐波，有：為正實(shí)數(shù)。為純阻，其歸一化輸入電阻為：由于0<︱G︱<1，可見，對(duì)于行駐波，有：為正實(shí)24

2.

當(dāng)

2bz-f2=(2n+1)p

(n=0,1,2,…)，即在

z

=(f2l)/(4p)+(2n+1)·l/4

(2-25a)處為電壓波節(jié)點(diǎn)、電流波腹點(diǎn)：可見，對(duì)于行駐波，有：2.當(dāng)2bz-f2=(2n+1)p(n25為負(fù)實(shí)數(shù)。亦為純阻，其歸一化輸入電阻為：為負(fù)實(shí)數(shù)。亦為純阻，其歸一化輸入電阻為：26由1.、2.

還可得：

以上各式在計(jì)算特性阻抗、波腹點(diǎn)、波節(jié)點(diǎn)的電壓、電流的幅度值時(shí)很有用。由1.、2.還可得：以上各式在計(jì)算特性阻抗、27

由式(2-23)、輸入阻抗公式及

1.、2.

的分析可見：

3.

行駐波沿線電壓、電流、阻抗呈非正弦的周期分布,周期為

l/2。l/4

線具有變換性,l/2

線具有重復(fù)性。由式(2-23)、輸入阻抗公式及1.、2.284.

對(duì)不同ZL=R±jX(R≠0，X>0)的分析

1)

ZL=RL>Z0z=(f2l)/(4p)+n·l/2

G2>0，f2=0，終端為電壓波腹點(diǎn)、電流波節(jié)點(diǎn)。

2)

ZL=RL<

Z0z=(f2l)/(4p)+(2n+1)·l/4

G2<0，f2=p，終端為電壓波節(jié)點(diǎn)、電流波腹點(diǎn)。3)

ZL=R+jX(R≠0，X>0)—感性復(fù)阻抗0<f2<p，距終端最近的電壓波腹點(diǎn)的位置為：0<lmax<l/4；距終端最近的電壓波節(jié)點(diǎn)的位置為：

l/4<lmin<l/2。

4)

ZL=R-jX(R≠0，X>0)—容性復(fù)阻抗p<f2<2p，l/4<lmax<l/2

,

0<lmin<l/4。4.對(duì)不同ZL=R±jX(R≠0，X>0)的分析129電壓波腹點(diǎn)z=(f2l)/(4p)+n·l/2電壓波節(jié)點(diǎn)z=(f2l)/(4p)+(2n+1)·l/4電壓波腹點(diǎn)z=(f2l)/(4p)+n·l/230均勻無(wú)耗傳輸線的工作狀態(tài)分為三種負(fù)載無(wú)反射的行課件31均勻無(wú)耗傳輸線的工作狀態(tài)分為三種負(fù)載無(wú)反射的行課件32

1.

如圖所示系統(tǒng)。證明當(dāng)Zg=Z0時(shí)，不管負(fù)載如何、傳輸線有多長(zhǎng),恒有的關(guān)系存在為入射波電壓復(fù)振幅)。~ZLZ0ZgEl證明：0z始端的入射波電壓、電流，則設(shè)分別為而得取模例題:1.如圖所示系統(tǒng)。證明當(dāng)Zg=Z0時(shí)，不管33Zg=Z0的微波源稱為匹配源。對(duì)于匹配源，無(wú)論終端負(fù)載與傳輸線的長(zhǎng)度如何,都有

信號(hào)源等效負(fù)載的任何變化都會(huì)引起輸出功率的變化，使工作不穩(wěn)定。在實(shí)際應(yīng)用的微波設(shè)備中，可以通過(guò)精心設(shè)計(jì)信號(hào)源或采用隔離器、吸收式衰減器等匹配裝置使信號(hào)源的等效內(nèi)阻等于Z0。Zg=Z0的微波源稱為匹配源。對(duì)于匹配源，34(p238~239

1-9

已知電源電勢(shì)Eg，內(nèi)阻Zg=Rg=Z0和負(fù)載ZL，試求傳輸線上電壓、電流的解答(Z0、b

已知)。(p238~2391-9已知電源電勢(shì)Eg，內(nèi)35[解法1](若Zg=Rg

Z0

,用此法較好)

設(shè)波源與負(fù)載的距離為l，建立座標(biāo)系如圖所示。則始端的輸入阻抗Zin(l)為Zin(l)RgEg○~始端等效電路得(p10)ZLZ0RgEg○~lZ0[解法1](若Zg=RgZ0,用此法較好)36[解法2]建立座標(biāo)系如圖所示。

因?yàn)閆g=Z0,故有傳輸線上電壓、電流：ZLZ0RgEg○~Z0[解法2]建立座標(biāo)系如圖所示。傳輸線上電壓、電流：371-12

如圖示,

Z0=50

W，Zg=Z0，ZL=(25+j10)

W,

Z1=-j20W。求:(1).

兩段傳輸線中的r1、r2及始端處的Zin。

(2).

ZL變化時(shí)r1、r2是否變化，為什么？

(3).

Z1變化時(shí)r1、r2是否變化，為什么？(4).

Zg變化時(shí)r1、r2是否變化，為什么？G1r2r1GLZ3Z2○~ZgEmZLZ0Z0Z1l/4l/4[解](1).1-12如圖示,Z0=50W，Zg=Z0，Z38G1r2r1GLZ3Z2○~ZgEmZLZ0Z0Z1l/4l/4G1r2r1GLZ3Z2○~ZgZLZ0Z0Z1l/4l/439

(2).r1、r2均與ZL有關(guān)，ZL變化時(shí)r1、r2也變化，

(3).r1與ZL有關(guān)而與Z1

無(wú)關(guān)，而

r2與Z1有關(guān)。Z1變化時(shí)，r1不變，而

r2變化。

(4).r1、r2與Zg無(wú)關(guān)，Zg變化時(shí)r1