射频电路理论与技术传输线性质及工作状态.ppt

南京理工大学南京理工大学通信工程系 2024/5/21 周二射频电路理论与技术1南京理工大学南京理工大学通信工程系 2024/5/21 周二回 顾无耗传输线2南京理工大学南京理工大学通信工程系 2024/5/21 周二对时谐情况，采用复数形式其中传输线任意处的电压、电流（终端边界条件）3南京理工大学南京理工大学通信工程系 2024/5/21 周二一般情况下的传输线方程一般传输线方程4南京理工大学南京理工大学通信工程系 2024/5/21 周二所以（传播常数）其中a 是衰减系数，b 是相位常数。当a=0时，g=jb。5南京理工大学南京理工大学通信工程系 2024/5/21 周二衰减系数 的单位有两个，Np/m和dB/m，二者的换算关系为：1Np=8.686dB传输线中的损耗一般有两种：导体损耗 d 和介质损耗 c导体损耗 d 是由单位长度分布电阻决定的导体衰减常数；介质损耗 c 是由单位长度漏电导决定的介质衰减常数。还有另外一种损耗：辐射损耗（存在于开放式的传输线中）上述两种主要的损耗在不同传输线中所占比重不同。如在金属波导中，主要是导体损耗。6南京理工大学南京理工大学通信工程系 2024/5/21 周二传输线方程的通解根据根据可得可得代入代入可得可得因此，传输线方程的通解为其中其中7南京理工大学南京理工大学通信工程系 2024/5/21 周二终端边界条件1.给定终端边界条件Ul，Il代入通解，就得到给定终端边界条件下的解8南京理工大学南京理工大学通信工程系 2024/5/21 周二取z坐标系，即z=l-z练习：请推导始端边界条件（已知Us，Is）下的解。9南京理工大学南京理工大学通信工程系 2024/5/21 周二反射系数取z坐标系，重写终端边界条件下的解：前向波或入射波反射波反射系数：传输线上某点的反射波电压与入射波电压之比，即其中其中10南京理工大学南京理工大学通信工程系 2024/5/21 周二终端反射系数：无耗传输线上某点的反射系数下面以无耗传输线为例，讨论反射系数的性质有耗传输线上某点的反射系数与终端反射系数的关系？11南京理工大学南京理工大学通信工程系 2024/5/21 周二反射系数的性质反射系数：反射系数：1.反射系数的模是无耗传输线系统的不变量2.反射系数呈周期性3.入射波电压与入射波电流之比始终是不变量 Z0，反射波电压与反射波电流之比又是不变量-Z0二分之一波长的重复性12南京理工大学南京理工大学通信工程系 2024/5/21 周二输入阻抗传输线上任一点的电压和电流的比值定义为该点朝负载端看去的输入阻抗13南京理工大学南京理工大学通信工程系 2024/5/21 周二无耗传输线上任一点的输入阻抗输入阻抗的性质1.负载阻抗 Zl 通过传输线段 z 变换成 Zin(z)，因此传输线有阻抗有变换器(Transformer)的作用。2.2.阻抗有周期特性，阻抗有周期特性，周期是周期是14南京理工大学南京理工大学通信工程系 2024/5/21 周二反射系数与输入阻抗的关系1.负载端2.传输线上其它任意处15南京理工大学南京理工大学通信工程系 2024/5/21 周二小 结特性阻抗传播常数（衰减系数、相位常数）反射系数输入阻抗16南京理工大学南京理工大学通信工程系 2024/5/21 周二传输线工作状态1.行波状态如果负载如果负载 或无限长传输线，这时或无限长传输线，这时无反射波，我们称之为行波状态或匹配(Matching)。根据源条件无耗无耗17南京理工大学南京理工大学通信工程系 2024/5/21 周二瞬时值表示瞬时值表示任意点处的输入阻抗18南京理工大学南京理工大学通信工程系 2024/5/21 周二 行波状态行波状态 ,19南京理工大学南京理工大学通信工程系 2024/5/21 周二1.驻波状态我们把反射系数模等于1的全反射情况称为驻波状态。传输线全反射的条件是负载接纯电抗，即【证明】根据根据以及以及我们有我们有所以所以于是得到于是得到20南京理工大学南京理工大学通信工程系 2024/5/21 周二两个特例1.短路状态，即 Zl=0，G=-121南京理工大学南京理工大学通信工程系 2024/5/21 周二电压、电流呈驻波分布22南京理工大学南京理工大学通信工程系 2024/5/21 周二23南京理工大学南京理工大学通信工程系 2024/5/21 周二2.开路状态，即 Zl=，G=124南京理工大学南京理工大学通信工程系 2024/5/21 周二电压、电流呈驻波分布25南京理工大学南京理工大学通信工程系 2024/5/21 周二26南京理工大学南京理工大学通信工程系 2024/5/21 周二驻波状态小结沿线电压、电流振幅是位置的函数，具有波腹点(其值是入射波时的2倍)和波节点(其值恒为零)。沿线各点电压、电流在空间和时间上均相差p/2，因此对无耗而言，当它处于驻波状态时，既无能量损耗也无能量传播，只进行电磁能的相互转换，波在原地做振荡。相邻两波腹(或波节)点的间距为l/2，波腹至波节点的间距为l/4。相邻二节点间沿线各点的电压(或电流)同相，波节点两边的电压(或电流)则反相。腹、节点处电压和电流同相。阻抗呈纯电抗性，且随频率和长度而变化。当频率一定时阻抗随长度而变，或相当于电感或相当于电容，或具有谐振(串、并联电路)性质。27南京理工大学南京理工大学通信工程系 2024/5/21 周二短、开路状态比较短路状态开路状态作变换，作变换，即可由开路线转化成短即可由开路线转化成短路线。路线。28南京理工大学南京理工大学通信工程系 2024/5/21 周二短路状态开路状态不少教材疏忽了不少教材疏忽了 的条件，严格地说，长度的条件，严格地说，长度()()移移动条件只对动条件只对 和阻抗有效，相位是不等价的。和阻抗有效，相位是不等价的。29南京理工大学南京理工大学通信工程系 2024/5/21 周二例题讲解例题1.一段长为lg/4，特性阻抗为Z0的无耗传输线，一端接负载Zl，试计算另一端的输入阻抗。lg/4Z0ZlZin阻抗变换器30南京理工大学南京理工大学通信工程系 2024/5/21 周二lg/4Z0ZlZinlg/4Z0lg/4例题2.试计算如图所示的无耗传输线的输入阻抗。31南京理工大学南京理工大学通信工程系 2024/5/21 周二例题3.试计算如图所示的无耗传输线的输入阻抗。Z0Zinlg/4Z0lg/4lg/2Z032