第五章 均勻傳輸線_2

1、5-4 波的反射與終端匹配的均勻傳輸線,設(shè)均勻線終端所接負(fù)載阻抗為Z2,若 Z2 = Zc,則,分析,反射系數(shù)是一個(gè)復(fù)數(shù)，反映了反射波與入射波在幅值和相位上的差異,反射系數(shù)的大小與傳輸線特性阻抗和終端負(fù)載阻抗 有關(guān),在通信線路和設(shè)備連接時(shí)，均要求匹配，避免反射,Z20 (短路) Z2 (開路,Z2Zc,全反射,無(wú)反射,工作在匹配狀態(tài)下的傳輸線稱為無(wú)反射線,終端反射系數(shù)(reflection coefficient,終端匹配的均勻線(N2=0,從無(wú)反射線上任意一處向線路終端看去的等效阻抗均相等,始端電壓、電流相量,線上任意一處的電壓、電流相量,線上電壓、電流有效值按相同規(guī)律衰減,功率,傳輸線的自

2、然功率(natural power,線路始端輸入的功率為,終端負(fù)載吸收的功率為,5-5 無(wú)損耗線駐波,無(wú)損耗線(lossless line,R0=0，G0=0,條件,R0L0，G0 C0,推導(dǎo)參數(shù),傳播常數(shù),工程應(yīng)用判斷條件,波速,常數(shù),在空氣中的無(wú)損耗線有,特征阻抗,波長(zhǎng),呈純電阻性,無(wú)損耗線上距終端x處的輸入阻抗（負(fù)載阻抗Z2,無(wú)損耗線上距終端 x處電壓、電流以及輸入阻抗,x,輸入阻抗和傳輸線的特性阻抗、終端負(fù)載、工作頻率、以及與終端的距離有關(guān),輸入阻抗每隔半個(gè)波長(zhǎng)重復(fù)出現(xiàn)一次,分析,討論 不同負(fù)載Z2時(shí)無(wú)損耗線的工作狀態(tài),阻抗匹配 Z2ZC,沿線電壓、電流振幅不變,沿線電壓、電流同相位,

3、沿線輸入阻抗,電源發(fā)出的能量全部被負(fù)載吸收，傳輸效率最高,無(wú)反射,終端開路,全反射,設(shè),兩個(gè)等速而反向行進(jìn)的等幅正弦行波相疊加，形成駐波,沿線電壓、電流的振幅是位置 x 的函數(shù)，最大值和零值出現(xiàn)的位置固定不變,沿線電壓、電流有效值,電壓振幅絕對(duì)值最大點(diǎn) 稱為電壓的波腹,當(dāng),即,出現(xiàn)電壓波腹,電壓振幅絕對(duì)值為零點(diǎn)稱為電壓的波節(jié),當(dāng),即,出現(xiàn)電壓波節(jié),電流波節(jié),電流波腹,電壓波腹點(diǎn)為電流波節(jié)點(diǎn)，電壓波節(jié)點(diǎn)為電流波腹點(diǎn)； 終端處電壓為波腹、電流為波節(jié),輸入阻抗,呈容性,呈感性,實(shí)際應(yīng)用中可用 的無(wú)損開路線等效替代一個(gè)電容,實(shí)際應(yīng)用中可用 的無(wú)損開路線等效替代LC串聯(lián)諧振電路,純電抗性,電能與磁能在/

4、4空間相互轉(zhuǎn)換，沿線無(wú)能量損耗,沿線電壓、電流有效值,能量,終端短路的無(wú)損耗線上也形成駐波,終端短路,電壓波節(jié)位于,電流波節(jié)位于,全反射,輸入阻抗,實(shí)際應(yīng)用中可用 的無(wú)損短路線等效替代一個(gè)電感,實(shí)際應(yīng)用中可用 的無(wú)損短路線等效替代LC并聯(lián)諧振電路,線上電壓、電流沿線的分布形成駐波，但電壓（電流）的波腹（波節(jié)）不一定出現(xiàn)在終端,入射波在終端發(fā)生全反射,總可以在終端短路或開路傳輸線的適當(dāng)位置 找到等于X2的電抗值,終端接電感等效為原傳輸線延長(zhǎng)l (/4)的短路情況,終端接電容等效為原傳輸線延長(zhǎng)l (/4)的開路情況,線路的工作狀態(tài)既不是單純的駐波工作狀態(tài)，也不是單純的前向行波工作狀態(tài)，而是二者的疊

5、加。 換言之，既有沿線電磁場(chǎng)能量的振蕩，又有能量從電源端傳輸?shù)截?fù)載端供負(fù)載消耗,終端接任意負(fù)載,解,例1. l=1.5m的無(wú)損耗傳輸線(設(shè)l /4)，當(dāng)其終端短路和開路時(shí)分別測(cè)得輸入端阻抗 和 。 試求該傳輸線的特征阻抗ZC和傳播常數(shù),例2. 1)圖(a)所示無(wú)損耗傳輸線的特征阻抗為Zc1，終端負(fù)載阻抗Z2（不匹配），求始端輸入阻抗Zin；2）圖(b)所示為圖(a)中接入一段/4 的無(wú)損耗線，其特征阻抗ZC2滿足什么條件時(shí)可實(shí)現(xiàn)傳輸線阻抗匹配，此時(shí)輸入阻抗為多少,a,b,解：1,2,b,Zin2,4無(wú)損耗線對(duì)負(fù)載阻抗具有變換作用,分析,利用/4無(wú)損耗線可實(shí)現(xiàn)傳輸線匹配,例3 有一對(duì)位于空氣中的無(wú)損耗均勻線，其長(zhǎng)度為7 m，特性阻抗為100 。始端所接正弦電壓源的電壓為,線路處于穩(wěn)定狀態(tài)。試分別解答以下問(wèn)題,a) 如果線路終端接以電阻為R2=100 的集中參數(shù)電阻負(fù)載，求電源電流i1(t)和負(fù)載電流i2(t)，并繪出電壓、電流有效值的沿線分布圖,b) 如果線路終端短路，求傳輸線始端電流有效值I1和終端電流有效值I2，并繪出電壓、電流有效值的沿線分布圖(標(biāo)出各波腹、波節(jié)的坐標(biāo)以及電壓、電流波腹的大小,解: (a,因R2=Zc，負(fù)載與傳輸線匹配 。線上任意一處的輸入阻抗均等于特性阻抗