端接負載無耗傳輸線

1、研究意義：研究意義：端接負載的特性與傳輸線工作狀態(tài)的密切關(guān)系；端接負載的特性與傳輸線工作狀態(tài)的密切關(guān)系；反映傳輸線工作狀態(tài)的重要量在傳輸線上的變化規(guī)反映傳輸線工作狀態(tài)的重要量在傳輸線上的變化規(guī)律；律；傳輸線工作狀況對傳輸線功率傳輸?shù)挠绊憽鬏斁€工作狀況對傳輸線功率傳輸?shù)挠绊?。重要概念：重要概念?反射系數(shù)、電壓駐波比、輸入阻抗、回波損耗反射系數(shù)、電壓駐波比、輸入阻抗、回波損耗重要關(guān)系：重要關(guān)系： 反射系數(shù)反射系數(shù)輸入阻抗輸入阻抗 輸入阻抗輸入阻抗特征阻抗、負載阻抗、參考面特征阻抗、負載阻抗、參考面 反射系數(shù)反射系數(shù)駐波比駐波比 傳輸功率傳輸功率反射系數(shù)反射系數(shù) 00000( )(2.34 )1

2、( )(2.34 )j zj zj zj zV zV eV eaI zV eV ebZ 無耗傳輸線上的總電壓和總電流與負載電壓和電流的關(guān)系：無耗傳輸線上的總電壓和總電流與負載電壓和電流的關(guān)系： 引入新的變量引入新的變量l=-z，在負載端，有，在負載端，有z=0，即，即00000(0)1(0)()VVVIVVZ 00( )(0)cos(0)sinsin( )(0)(0)cosV lVljIZljlI lVIlZ 代入式（代入式（2.34a）和（）和（2.34b），并整理，有），并整理，有)0()0(IVZL由：由：可知：可知：u 負載阻抗的特性直接關(guān)系到傳輸線上反射波和入負載阻抗的特性直接關(guān)系到

3、傳輸線上反射波和入射波的變化，從而影響到傳輸線參考面上總電壓射波的變化，從而影響到傳輸線參考面上總電壓和總電流。和總電流。u 當端接負載等于傳輸線特征阻抗時，傳輸線上無當端接負載等于傳輸線特征阻抗時，傳輸線上無反射。反射。u當端接負載不等于傳輸線的特征阻抗時，傳輸線上存當端接負載不等于傳輸線的特征阻抗時，傳輸線上存在著由電源向負載傳輸?shù)娜肷洳ê陀韶撦d向電源傳輸在著由電源向負載傳輸?shù)娜肷洳ê陀韶撦d向電源傳輸?shù)姆瓷洳?。傳輸線某一參考面的總電壓（總電流）是的反射波。傳輸線某一參考面的總電壓（總電流）是該參考面上的入射電壓（電流）和反射電壓（電流）該參考面上的入射電壓（電流）和反射電壓（電流）的和，可

4、表示為：的和，可表示為： 0( )( )( )1( )( )( )( )( )V zVzVzI zIzIzVzVzZ)()()(lVlVl00)0(VVL定義：反射系數(shù)定義為傳輸線參考面定義：反射系數(shù)定義為傳輸線參考面l l上的反射電上的反射電壓與入射電壓之比。即壓與入射電壓之比。即ljLel2)(稱為終端反射系數(shù)，顯然稱為終端反射系數(shù)，顯然在負載端，在負載端， l =0，有，有反射系數(shù)的特點：反射系數(shù)的特點：是參考面位置的函數(shù)。一般是是參考面位置的函數(shù)。一般是復(fù)數(shù)復(fù)數(shù)。 對于無耗傳輸線，沿傳輸線反射系數(shù)只有相位的變化，對于無耗傳輸線，沿傳輸線反射系數(shù)只有相位的變化，振幅不變。由負載向電源反射

5、系數(shù)的相位沿傳輸線不斷振幅不變。由負載向電源反射系數(shù)的相位沿傳輸線不斷滯后，變化周期以波長計為滯后，變化周期以波長計為/2.對于無源負載，反射波振幅總是小于入射波振幅，因此，對于無源負載，反射波振幅總是小于入射波振幅，因此，反射系數(shù)的模界于反射系數(shù)的模界于1和和0之間。當之間。當| |=0|=0時，無反射，當時，無反射，當| |=1|=1，為全反射。，為全反射。由反射系數(shù)的定義，將傳輸線上的電壓和電流關(guān)系改寫為：由反射系數(shù)的定義，將傳輸線上的電壓和電流關(guān)系改寫為：)36. 2()()36. 2()()(000beeZVzIaeeVzVzjLzjzjLzj將（將（2.362.36）式改寫）式改寫

6、 00000( )12sin1( )12sinj zLLj zLLV zVej VzI zVej VzZ 上式說明：一般情況下，傳輸線上的波由兩部分組成，上式說明：一般情況下，傳輸線上的波由兩部分組成，一部分為由電源向負載傳輸?shù)囊徊糠譃橛呻娫聪蜇撦d傳輸?shù)男胁ㄐ胁ǎ硪徊糠譃?，另一部分為純駐純駐波波。)44.2(000ltgjZZltgjZZZZLLin)43.2(11)(220zjLzjLineeZlZu輸入阻抗輸入阻抗定義：傳輸線某參考面的輸入阻抗定義為該參考面上定義：傳輸線某參考面的輸入阻抗定義為該參考面上的總電壓和總電流之比。的總電壓和總電流之比。)()()(lIlVlZin輸入阻抗的特

7、點與變化規(guī)律：輸入阻抗的特點與變化規(guī)律：（1）輸入阻抗）輸入阻抗Zin與負載阻抗與負載阻抗ZL、傳輸線的特征阻抗、傳輸線的特征阻抗Z0以及參考面的位置以及參考面的位置l都有關(guān)系。都有關(guān)系。)()2(lZlZinin)()4(20lZZlZinin（2）變化規(guī)律：）變化規(guī)律： 沿傳輸線變化，沿傳輸線變化，具有具有/2的重復(fù)性。即的重復(fù)性。即具有具有/4/4的變換性。的變換性。)()()(lVlIlYinltgjYYltgjYYYYLLin000u輸入導(dǎo)納輸入導(dǎo)納定義：傳輸線某參考面的輸入導(dǎo)納定義為該參考面上的定義：傳輸線某參考面的輸入導(dǎo)納定義為該參考面上的總電流和總電壓之比?？傠娏骱涂傠妷褐取?/p>

8、)(1)(lZlYinin則則且且 顯然，輸入導(dǎo)納與輸入阻抗具有相同特點和變化規(guī)顯然，輸入導(dǎo)納與輸入阻抗具有相同特點和變化規(guī)律。律。 （1）輸入阻抗（導(dǎo)納）是傳輸線參考面位置（到負載）輸入阻抗（導(dǎo)納）是傳輸線參考面位置（到負載的距離的距離l）的周期函數(shù)。）的周期函數(shù)。 （2）特征阻抗和輸入阻抗是兩個不同定義的物理量，）特征阻抗和輸入阻抗是兩個不同定義的物理量，千萬不能混淆。千萬不能混淆。00ZZZZinin00ZZZZLLL110ZZinLLLZZ11010lgPRLP 定義：回波損耗定義為反射功率與輸入功率之比的分貝數(shù)，即定義：回波損耗定義為反射功率與輸入功率之比的分貝數(shù)，即220022VV

9、PPZZ，又又 2210lg20lg(2.38)VLRV 因而有因而有 回波損耗反映了傳輸線失配的狀況。當傳輸線回波損耗反映了傳輸線失配的狀況。當傳輸線匹配（無反射）時，回波損耗為匹配（無反射）時，回波損耗為，當傳輸線為全，當傳輸線為全反射時，回波損耗為反射時，回波損耗為0dB。 *22001Re211(2.37)2avPV z I zVZ 定義：電壓駐波比定義為傳輸線上最大電壓振幅與最定義：電壓駐波比定義為傳輸線上最大電壓振幅與最小電壓振幅之比，即小電壓振幅之比，即maxminVSWRV 1(2.41)1SWR SWR與的關(guān)系u駐波比的特點：駐波比的特點：l與反射系數(shù)一樣，是表征負載特性和傳

10、輸線匹配狀態(tài)與反射系數(shù)一樣，是表征負載特性和傳輸線匹配狀態(tài)的量的量l純實數(shù)，工程上便于檢測。純實數(shù)，工程上便于檢測。l變化范圍為變化范圍為1。匹配狀態(tài)為。匹配狀態(tài)為1 1，全反射為，全反射為。根據(jù)傳輸線上波的反射特性，可以將傳輸線的工作狀態(tài)根據(jù)傳輸線上波的反射特性，可以將傳輸線的工作狀態(tài)分為三種狀態(tài)，即分為三種狀態(tài)，即行波（匹配）狀態(tài)行波（匹配）狀態(tài)全反射（純駐波）狀態(tài)全反射（純駐波）狀態(tài)行駐波狀態(tài)行駐波狀態(tài)重點掌握內(nèi)容：重點掌握內(nèi)容：l傳輸線不同工作狀態(tài)的條件與特點；傳輸線不同工作狀態(tài)的條件與特點；l不同工作狀態(tài)下的反射系數(shù)、輸入阻抗的特點不同工作狀態(tài)下的反射系數(shù)、輸入阻抗的特點l負載阻抗對

11、傳輸線工作狀態(tài)的影響負載阻抗對傳輸線工作狀態(tài)的影響l定義：定義： 負載吸收全部入射波功率而無反射，即反射為負載吸收全部入射波功率而無反射，即反射為0 0，傳輸線上只有從電源向負載傳輸?shù)膯蜗蛐胁▊鬏斁€上只有從電源向負載傳輸?shù)膯蜗蛐胁ㄈ肷淙肷洳?，傳輸線的的這種工作狀態(tài)稱為行波狀態(tài)。波，傳輸線的的這種工作狀態(tài)稱為行波狀態(tài)。l行波條件（無耗傳輸線）：行波條件（無耗傳輸線）：l行波的特點行波的特點 沿傳輸線電壓和電流的振幅處處相等沿傳輸線電壓和電流的振幅處處相等, ,電壓和電流電壓和電流同相同相, ,輸入阻抗等于傳輸線特性阻抗。輸入阻抗等于傳輸線特性阻抗。0LZZ 1 1、行波狀態(tài)、行波狀態(tài)00LLZZ

12、ZZl定義定義負載完全不吸收功率，入射波全部由負載反射回電源方負載完全不吸收功率，入射波全部由負載反射回電源方向，傳輸線的這種工作狀況稱為全反射狀況。向，傳輸線的這種工作狀況稱為全反射狀況。l全反射的條件全反射的條件 即，全反射的電路條件是即，全反射的電路條件是負載短路，即負載短路，即或，負載或，負載開路，即開路，即或，負載阻抗為純電抗，即或，負載阻抗為純電抗，即0LZ LZ Re()0LZ 全反射狀態(tài)的特點：全反射狀態(tài)的特點：以下分別以負載短路、負載開路和任意電抗負載為例以下分別以負載短路、負載開路和任意電抗負載為例說明。說明。 000( )2sin(2.45 )2( )cos(2.45 )

13、V zV jzaVI zzbZ A、負載短路、負載短路條件：條件：ZL=0電壓和電流電壓和電流即，電壓和電流為純駐波，沒有向前傳播的波，電壓即，電壓和電流為純駐波，沒有向前傳播的波，電壓和電流的相位相差和電流的相位相差/2，沒有有功功率傳播。，沒有有功功率傳播。 0( )(2.45 )inZljZ tglc 輸入阻抗輸入阻抗特點：特點：純電抗純電抗沿傳輸線的變化周期為沿傳輸線的變化周期為/2，且，且Im(0/4)0(inZl 感性）感性）(/2)0(inZn 串串振振）(21) /4)(inZn 并振）并振）1L SWR 終端反射系數(shù)終端反射系數(shù)駐波比駐波比B、終端開路、終端開路條件條件 ZL

14、=電壓和電流電壓和電流輸入阻抗輸入阻抗 000( )2cos2( )sinV zVzj VI zzZ 0( )inZljZ ctgl (04)(/42)(/2)(21) /4)ininininZlZlZlnZln 容性容性感性感性并振并振串振串振1L 阻抗變化規(guī)律阻抗變化規(guī)律終端反射系數(shù)終端反射系數(shù)SWR 0BY tgl 0Y tglC C、任意電抗負載、任意電抗負載電容負載電容負載: 等同于一段小于等同于一段小于/4的開路線的開路線,即即 或或電感負載電感負載: 等同于一段小于等同于一段小于/4/4的短路線的短路線, ,即即 或或 0XZ tgl 0Z tglL 諧振腔諧振腔n/2的短路線的

15、短路線串聯(lián)諧振串聯(lián)諧振n/2的開路線的開路線并聯(lián)諧振并聯(lián)諧振（2n-1）/2的短路線的短路線并聯(lián)諧振并聯(lián)諧振（2n-1）/2的開路線的開路線串聯(lián)諧振串聯(lián)諧振分布參數(shù)電感和電容分布參數(shù)電感和電容0l/4的短路線的短路線電感；電感；0l/4的開路線的開路線電容電容/4l/2的短路線的短路線電容電容/4l/2的開路線的開路線電感電感 00000( )1( )j zj zj zj zV zV eV eI zV eeV eZl行駐波狀態(tài)的定義行駐波狀態(tài)的定義負載部分吸收入射波功率，部分反射入射波功率，傳輸負載部分吸收入射波功率，部分反射入射波功率，傳輸線上的波部分為行波，部分為駐波，傳輸線的這種狀態(tài)線上的波部分為行波，部分為駐波，傳輸線的這種狀態(tài)稱為行駐波狀態(tài)，又稱為部分反射狀態(tài)。稱為行駐波狀態(tài)，又稱為部分反射狀態(tài)。l電壓和電流電壓和電流表示成行波與駐波疊加的形式：表示成行波與駐波疊加的形式：l電壓與電流振幅電壓與電流振幅 00000( )12sin1( )12sinj zLLj zLLV zVej VzI zVej VzZ 2200002200000( )()()2cos21( )()()2cos2LLV lVVV VlI lVVV VlZz00UII,Z =R +XlllUUUmaxmin 行 波 部 分 駐 波 部 分 行駐波傳輸線行駐