微波技術(shù)原理 第3章 傳輸線理論(第1 5節(jié))課件

1.長線的定義長線是指幾何長度大于或接近于電磁波波長的傳輸線。電長度是指?jìng)鬏斁€的幾何長度與傳輸波的波長之比。

所以長線也就是“電長度大于或接近于1的傳輸線”。長線和短線都是相對(duì)于電磁波的波長而言的?！?.1引言——長線的定義和特性第3章傳輸線理論1.長線的定義§3.1引言第3章傳輸線理論2.長線與短線的特性差異短線中電壓波動(dòng)現(xiàn)象可忽略，而長線中電壓波動(dòng)現(xiàn)象明顯。其次，短線只需考慮集中參數(shù)，而長線必須考慮分布參數(shù)。2.長線與短線的特性差異§3.2-3傳輸線中電壓和電流的波動(dòng)方程i(z,t)=I(z)e

jωtu(z,t)=U(z)e

jωt+-Z任取一小段傳輸線Δz，研究電壓和電流的波動(dòng)性?！?.2-3傳輸線中電壓和電流的波動(dòng)方程i(z,zz+Δzu(z,t)u(z+Δz,t)R0ΔzC0Δz

G0Δz

L0Δzi(z,t)i(z+Δz,t

)零電勢(shì)Δz→0

在傳輸線中存在分布式電感、電容、電阻、并聯(lián)電導(dǎo)。小段傳輸線Δz的等效電路如下：zz+Δzu(z,t)u(z+Δz,t)Δz→0，并將下列表達(dá)式代入電壓電流方程，i(z,t)=I(z)ejωt，u(z,t)=U(z)ejωt

，則其中——稱為傳輸線方程Δz→0，并將下列表達(dá)式代入電壓電流方程，i(z,電壓波動(dòng)函數(shù)電流波動(dòng)函數(shù)特性阻抗電壓波動(dòng)函數(shù)電流波動(dòng)函數(shù)特性阻抗若為理想無耗傳輸線，R0=0，G0=0。則特性阻抗特性阻抗為純電阻若為理想無耗傳輸線，R0=0，G0=0。則特性阻一般情況下，γ=α+jβ。(α稱為衰減常數(shù))若高頻損耗很小，即：一般情況下，γ=α+jβ。(α稱為衰減常數(shù))若高頻損耗無失真線的條件若傳輸線的損耗較大，β一般不再是頻率的線性函數(shù)，因而相速vp將隨頻率變化。即傳輸過程中將出現(xiàn)色散，結(jié)果會(huì)導(dǎo)致傳輸信號(hào)失真。那么，就不會(huì)出現(xiàn)色散?！獰o失真線但如果有損傳輸線的損耗參量和電抗參量能滿足以下關(guān)系：無失真線的條件那么，就不會(huì)出現(xiàn)色散。——無失真線作業(yè)：P1183.2作業(yè)：P1183.2§3.4理想傳輸線中傳輸波的特性參量i(z,t)=I(z)ejωtu(z,t)=U(z)ejωt+-ZZ0，β0-lZL

由于電流波和電壓波到達(dá)終端負(fù)載時(shí)，都將發(fā)生反射，所以在傳輸線（Z<0）中既有入射波又有反射波，總電壓和總電流的波動(dòng)函數(shù)為：§3.4理想傳輸線中傳輸波的特性參量i(z,t)

假設(shè)流過負(fù)載的電流為I(0)，負(fù)載處的電壓為V(0)，負(fù)載阻抗為ZL，那么：定義：反射波電壓與入射波電壓之比稱為電壓反射系數(shù)，簡(jiǎn)稱為反射系數(shù)，記為：Γ

。一.反射系數(shù)假設(shè)流過負(fù)載的電流為I(0)，負(fù)載處的電壓二.輸入阻抗ZI(-l)U(-l)+-Z0，β0-

lZL

在輸入端口Z=-l

處，電壓與輸入電流之比稱輸入阻抗，記為Zin。二.輸入阻抗ZI(-l)U(-l)+-Z三.傳輸功率1.傳輸線中電磁波沿Z正向的傳輸功率三.傳輸功率1.傳輸線中電磁波沿Z正向的傳輸功率2.從信號(hào)源傳輸至負(fù)載的功率+-ZZ0，β0-lZL～UgUinZin(-l)Zg從信號(hào)源傳輸至負(fù)載的功率為：2.從信號(hào)源傳輸至負(fù)載的功率+-ZZ0，β0-lZ在一般情況下，信號(hào)源內(nèi)阻和輸入阻抗均為復(fù)數(shù)，假設(shè)：1）若負(fù)載與傳輸線匹配(ZL=Z0)2）信號(hào)源傳輸至負(fù)載的最大功率（信號(hào)源的資用功率）——稱為共軛匹配在一般情況下，信號(hào)源內(nèi)阻和輸入阻抗均為復(fù)數(shù)四.駐波比

當(dāng)傳輸線中同時(shí)存在入射波和反射波時(shí)，入射波與反射波互相疊加，使得沿Z方向傳輸?shù)碾妷翰ㄕ穹尸F(xiàn)空間周期性變化。最大振幅最小振幅——稱為波腹——稱為波節(jié)定義：最大電壓振幅與最小電壓振幅之比稱為駐波比。駐波比通常記為ρ或SWR。四.駐波比最大振幅最小振幅——稱為波腹——稱為波節(jié)定義：在一般情況下，傳輸線中電壓波或電流波既不是純駐波，也不是純行波。

——稱為行駐波狀態(tài)

傳輸線中駐波比的數(shù)值范圍為1≤ρ≤+∞。ρ=1時(shí)，反射系數(shù)等于0，傳輸線中的電流和電壓波為純行波；ρ=+∞時(shí)，反射系數(shù)等于1，入射波在終端處全反射，所以在傳輸線中形成了純駐波。

電壓波振幅最大處稱為波腹，波腹處反射系數(shù)的相位為2π的整數(shù)倍；電壓波振幅最小處稱為波節(jié)，波節(jié)處反射系數(shù)的相位為π的奇數(shù)倍。波腹與相鄰波節(jié)之間的距離為：其相位？在一般情況下，傳輸線中電壓波或電流波既不是純駐波，也傳輸線中電壓波和電流波的行駐波狀態(tài)示意圖之一傳輸線中電壓波和電流波的行駐波狀態(tài)示意圖之一傳輸線中電壓波和電流波的行駐波狀態(tài)示意圖之二理想傳輸線終端接純電阻負(fù)載傳輸線中電壓波和電流波的行駐波狀態(tài)示意圖之二理想傳輸線終端接微波技術(shù)原理第3章傳輸線理論(第15節(jié))課件五.利用測(cè)量線測(cè)量終端負(fù)載阻抗的方法P36圖片五.利用測(cè)量線測(cè)量終端負(fù)載阻抗的方法P36圖片在測(cè)量線上尋找電壓節(jié)點(diǎn)，并測(cè)出最鄰近節(jié)點(diǎn)與終端的距離lmin

。節(jié)點(diǎn)處反射系數(shù)的相位為π，所以θ=？在測(cè)量線上尋找電壓節(jié)點(diǎn)，并測(cè)出最鄰近節(jié)點(diǎn)與終例題測(cè)量線的特性阻抗50Ω，按以下步驟測(cè)量ZL。1)當(dāng)終端接短路器時(shí)，測(cè)出相鄰三個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)為：z=0.2cm,2.2cm,4.2cm。2)當(dāng)終端連接ZL

時(shí)，測(cè)量傳輸線中駐波比得ρ=1.5，再測(cè)出三個(gè)相鄰波節(jié)位置z=0.72,2.72,4.72(cm)。當(dāng)終端把短路器替換為ZL以后，波節(jié)位置向終端負(fù)載方向移動(dòng)：0.2cm→0.72cm，2.2→2.72等。例題測(cè)量線的特性阻抗50Ω，按以下步驟測(cè)量ZL。作業(yè)：P1193.8,3.9作業(yè)：P1193.8,3.91.終端短路（ZL=0）在這種情況下，傳輸線中電壓波或電流波都為純駐波，終端負(fù)載Z=0處為電壓波的波節(jié)?！?.5三種特殊終端負(fù)載對(duì)應(yīng)的傳輸波特性1.終端短路（ZL=0）在這種情況下，傳輸微波技術(shù)原理第3章傳輸線理論(第15節(jié))課件2.終端開路（ZL=∞）在這種情況下，傳輸線中電流波或電壓波也是純駐波，終端負(fù)載Z=0處為電壓波的波腹。2.終端開路（ZL=∞）在這種情況下，傳輸微波技術(shù)原理第3章傳輸線理論(第15節(jié))課件3.終端接匹配負(fù)載（ZL=Z0）在這種情況下，終端負(fù)載完全吸收了入射波能量，沒有反射，傳輸線中電壓波或電流波都為純行波。3.終端接匹配負(fù)載（ZL=Z0）在這種情況例題

傳輸線電路如圖，試求：(1)AA’端的輸入阻抗;(2)B、C、D、E各點(diǎn)的反射系數(shù);(3)AB、BC、CD、BE各段的駐波比。(設(shè)圖中都是均勻無耗傳輸線)解法：先支路，后干線；按從負(fù)載端向信號(hào)源端的次序求解。例題傳輸線電路如圖，試求：(1)AA’端的輸入阻抗;（1）AA’端的輸入阻抗（1）AA’端的輸入阻抗（2）B、C、D、E各點(diǎn)的反射系數(shù)（2）B、C、D、E各點(diǎn)的反射系數(shù)（3）AB、BC、CD、BE各段的駐波比（3）AB、BC、CD、BE各段的駐波比作業(yè):P119-1203.10,3.14,3.16,3.20作業(yè):P119-1203.10,3.14,1.長線的定義長線是指幾何長度大于或接近于電磁波波長的傳輸線。電長度是指?jìng)鬏斁€的幾何長度與傳輸波的波長之比。

所以長線也就是“電長度大于或接近于1的傳輸線”。長線和短線都是相對(duì)于電磁波的波長而言的。§3.1引言——長線的定義和特性第3章傳輸線理論1.長線的定義§3.1引言第3章傳輸線理論2.長線與短線的特性差異短線中電壓波動(dòng)現(xiàn)象可忽略，而長線中電壓波動(dòng)現(xiàn)象明顯。其次，短線只需考慮集中參數(shù)，而長線必須考慮分布參數(shù)。2.長線與短線的特性差異§3.2-3傳輸線中電壓和電流的波動(dòng)方程i(z,t)=I(z)e

jωtu(z,t)=U(z)e

jωt+-Z任取一小段傳輸線Δz，研究電壓和電流的波動(dòng)性。§3.2-3傳輸線中電壓和電流的波動(dòng)方程i(z,zz+Δzu(z,t)u(z+Δz,t)R0ΔzC0Δz

G0Δz

L0Δzi(z,t)i(z+Δz,t

)零電勢(shì)Δz→0

在傳輸線中存在分布式電感、電容、電阻、并聯(lián)電導(dǎo)。小段傳輸線Δz的等效電路如下：zz+Δzu(z,t)u(z+Δz,t)Δz→0，并將下列表達(dá)式代入電壓電流方程，i(z,t)=I(z)ejωt，u(z,t)=U(z)ejωt

，則其中——稱為傳輸線方程Δz→0，并將下列表達(dá)式代入電壓電流方程，i(z,電壓波動(dòng)函數(shù)電流波動(dòng)函數(shù)特性阻抗電壓波動(dòng)函數(shù)電流波動(dòng)函數(shù)特性阻抗若為理想無耗傳輸線，R0=0，G0=0。則特性阻抗特性阻抗為純電阻若為理想無耗傳輸線，R0=0，G0=0。則特性阻一般情況下，γ=α+jβ。(α稱為衰減常數(shù))若高頻損耗很小，即：一般情況下，γ=α+jβ。(α稱為衰減常數(shù))若高頻損耗無失真線的條件若傳輸線的損耗較大，β一般不再是頻率的線性函數(shù)，因而相速vp將隨頻率變化。即傳輸過程中將出現(xiàn)色散，結(jié)果會(huì)導(dǎo)致傳輸信號(hào)失真。那么，就不會(huì)出現(xiàn)色散?！獰o失真線但如果有損傳輸線的損耗參量和電抗參量能滿足以下關(guān)系：無失真線的條件那么，就不會(huì)出現(xiàn)色散。——無失真線作業(yè)：P1183.2作業(yè)：P1183.2§3.4理想傳輸線中傳輸波的特性參量i(z,t)=I(z)ejωtu(z,t)=U(z)ejωt+-ZZ0，β0-lZL

由于電流波和電壓波到達(dá)終端負(fù)載時(shí)，都將發(fā)生反射，所以在傳輸線（Z<0）中既有入射波又有反射波，總電壓和總電流的波動(dòng)函數(shù)為：§3.4理想傳輸線中傳輸波的特性參量i(z,t)

假設(shè)流過負(fù)載的電流為I(0)，負(fù)載處的電壓為V(0)，負(fù)載阻抗為ZL，那么：定義：反射波電壓與入射波電壓之比稱為電壓反射系數(shù)，簡(jiǎn)稱為反射系數(shù)，記為：Γ

。一.反射系數(shù)假設(shè)流過負(fù)載的電流為I(0)，負(fù)載處的電壓二.輸入阻抗ZI(-l)U(-l)+-Z0，β0-

lZL

在輸入端口Z=-l

處，電壓與輸入電流之比稱輸入阻抗，記為Zin。二.輸入阻抗ZI(-l)U(-l)+-Z三.傳輸功率1.傳輸線中電磁波沿Z正向的傳輸功率三.傳輸功率1.傳輸線中電磁波沿Z正向的傳輸功率2.從信號(hào)源傳輸至負(fù)載的功率+-ZZ0，β0-lZL～UgUinZin(-l)Zg從信號(hào)源傳輸至負(fù)載的功率為：2.從信號(hào)源傳輸至負(fù)載的功率+-ZZ0，β0-lZ在一般情況下，信號(hào)源內(nèi)阻和輸入阻抗均為復(fù)數(shù)，假設(shè)：1）若負(fù)載與傳輸線匹配(ZL=Z0)2）信號(hào)源傳輸至負(fù)載的最大功率（信號(hào)源的資用功率）——稱為共軛匹配在一般情況下，信號(hào)源內(nèi)阻和輸入阻抗均為復(fù)數(shù)四.駐波比

當(dāng)傳輸線中同時(shí)存在入射波和反射波時(shí)，入射波與反射波互相疊加，使得沿Z方向傳輸?shù)碾妷翰ㄕ穹尸F(xiàn)空間周期性變化。最大振幅最小振幅——稱為波腹——稱為波節(jié)定義：最大電壓振幅與最小電壓振幅之比稱為駐波比。駐波比通常記為ρ或SWR。四.駐波比最大振幅最小振幅——稱為波腹——稱為波節(jié)定義：在一般情況下，傳輸線中電壓波或電流波既不是純駐波，也不是純行波。

——稱為行駐波狀態(tài)

傳輸線中駐波比的數(shù)值范圍為1≤ρ≤+∞。ρ=1時(shí)，反射系數(shù)等于0，傳輸線中的電流和電壓波為純行波；ρ=+∞時(shí)，反射系數(shù)等于1，入射波在終端處全反射，所以在傳輸線中形成了純駐波。

電壓波振幅最大處稱為波腹，波腹處反射系數(shù)的相位為2π的整數(shù)倍；電壓波振幅最小處稱為波節(jié)，波節(jié)處反射系數(shù)的相位為π的奇數(shù)倍。波腹與相鄰波節(jié)之間的距離為：其相位？在一般情況下，傳輸線中電壓波或電流波既不是純駐波，也傳輸線中電壓波和電流波的行駐波狀態(tài)示意圖之一傳輸線中電壓波和電流波的行駐波狀態(tài)示意圖之一傳輸線中電壓波和電流波的行駐波狀態(tài)示意圖之二理想傳輸線終端接純電阻負(fù)載傳輸線中電壓波和電流波的行駐波狀態(tài)示意圖之二理想傳輸線終端接微波技術(shù)原理第3章傳輸線理論(第15節(jié))課件五.利用測(cè)量線測(cè)量終端負(fù)載阻抗的方法P36圖片五.利用測(cè)量線測(cè)量終端負(fù)載阻抗的方法P36圖片在測(cè)量線上尋找電壓節(jié)點(diǎn)，并測(cè)出最鄰近節(jié)點(diǎn)與終端的距離lmin

。節(jié)點(diǎn)處反射系數(shù)的相位為π，所以θ=？在測(cè)量線上尋找電壓節(jié)點(diǎn)，并測(cè)出最鄰近節(jié)點(diǎn)與終例題測(cè)量線的特性阻抗50Ω，按以下步驟測(cè)量ZL。1)當(dāng)終端接短路器時(shí)，測(cè)出相鄰三個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)為：z=0.2cm,2.2cm,4.2cm。2)當(dāng)終端連接ZL

時(shí)，測(cè)量傳輸線中駐波比得ρ=1.5，再測(cè)出三個(gè)相鄰波節(jié)位置z=0.72,2.72,4.72(cm)。當(dāng)終端把短路器替換為ZL以后，波節(jié)位置向終端負(fù)載方向移動(dòng)：0.2cm→0.72cm，2.2→2.72等。例題測(cè)量線的特性阻抗50Ω，按以下步驟測(cè)量ZL。作業(yè)：P1193.8,3.9作業(yè)：P1193.8,3.91.終端短路（ZL