微波技术与天线第二章传输线理论part3.pptx

2024/3/24 周日1工作状态分析工作状态分析行波工作状态（无反射）行波工作状态（无反射）2024/3/24 周日2工作状态分析工作状态分析行波工作状态（无反射）行波工作状态（无反射）无反射条件：无反射条件：ZL=Z0,L=(z)=0 沿沿线电压/电流分布流分布 瞬瞬瞬瞬时时表达式表达式表达式表达式考虑时间因子考虑时间因子ejt2024/3/24 周日3工作状态分析工作状态分析行波工作状态（无反射）行波工作状态（无反射）2024/3/24 周日4工作状态分析工作状态分析行波工作状态（无反射）行波工作状态（无反射）沿沿线的的输入阻抗入阻抗行波工作状行波工作状态Z ZL L=Z=Z0 0 时时行波分布；行波分布；行波分布；行波分布；电压电压、电电流振幅不流振幅不流振幅不流振幅不变变，驻驻波比波比波比波比=1=1；电压电压和和和和电电流在任意点上都同相；流在任意点上都同相；流在任意点上都同相；流在任意点上都同相；沿沿沿沿线线各点的各点的各点的各点的输输入阻抗均等于入阻抗均等于入阻抗均等于入阻抗均等于传输线传输线的特性阻抗。的特性阻抗。的特性阻抗。的特性阻抗。2024/3/24 周日5工作状态分析工作状态分析行波工作状态（无反射）行波工作状态（无反射）特性阻抗特性阻抗特性阻抗特性阻抗为为5050 的的的的传输线终传输线终端端端端连连接接接接负载产负载产生的生的生的生的VSWRVSWR为为2 2，终终端端端端处处反射波没有相移，求使反射波没有相移，求使反射波没有相移，求使反射波没有相移，求使传输线处传输线处于行波工作状于行波工作状于行波工作状于行波工作状态态的的的的终终端端端端负载负载应应并并并并联联的的的的电电阻阻阻阻值值。【解解解解】=2 =2 由于由于由于由于终终端端端端处处反射波无相移，所以反射波无相移，所以反射波无相移，所以反射波无相移，所以则终则终端端端端处处的的的的负载负载阻抗阻抗阻抗阻抗为为例例2.72.72024/3/24 周日6工作状态分析工作状态分析驻波工作状态（全反射）驻波工作状态（全反射）全反射的条件全反射的条件Z ZL L=0 =0 终终端短路端短路端短路端短路Z ZL L=终终端开路端开路端开路端开路Z ZL L=jX jX 终终端端端端为纯电为纯电抗抗抗抗负载负载2024/3/24 周日7工作状态分析工作状态分析驻波工作状态（全反射）驻波工作状态（全反射）2024/3/24 周日8驻波工作状态驻波工作状态终端短路终端短路终端短路端短路Z ZL L=0=0，L L=-1=-1，Z ZL L=0=0 沿线的输入阻抗沿线的输入阻抗沿线的输入阻抗沿线的输入阻抗2024/3/24 周日9驻波工作状态驻波工作状态终端短路终端短路2024/3/24 周日10驻波工作状态驻波工作状态终端短路终端短路沿沿沿沿线电压电线电压电流分布状流分布状流分布状流分布状态态电压电压波腹点波腹点波腹点波腹点/波波波波节节点分布点分布点分布点分布 电压电压波腹点（波腹点（波腹点（波腹点（电压电压振幅最大，振幅最大，振幅最大，振幅最大，电电流振幅最小流振幅最小流振幅最小流振幅最小）：距）：距）：距）：距终终端端端端 /4/4的奇数倍的奇数倍的奇数倍的奇数倍处处 电压电压波波波波节节点（点（点（点（电压电压振幅最小，振幅最小，振幅最小，振幅最小，电电流振幅最大流振幅最大流振幅最大流振幅最大）：距）：距）：距）：距终终端端端端 /2/2的整数倍的整数倍的整数倍的整数倍处处某位置某位置某位置某位置z z处处：电压电压随随随随时间时间做正弦做正弦做正弦做正弦变变化，化，化，化，电电流随流随流随流随时间时间作余弦作余弦作余弦作余弦变变化。化。化。化。空空空空间间相差相差相差相差为为/2/2（电压电压波腹点波腹点波腹点波腹点对应对应于于于于电电流波流波流波流波节节点；点；点；点；电电流波流波流波流波节节点点点点对应对应于于于于电压电压波腹点）。波腹点）。波腹点）。波腹点）。某某某某时时刻刻刻刻t t：电压电压随位置作正弦随位置作正弦随位置作正弦随位置作正弦变变化，化，化，化，电电流随位置作余弦流随位置作余弦流随位置作余弦流随位置作余弦变变化。化。化。化。时间时间相差相差相差相差为为/2/2（电压电压达最大达最大达最大达最大时电时电流流流流为为0 0；电电流达最大流达最大流达最大流达最大时电压时电压为为0 0）。）。）。）。电压电压与与与与电电流在流在流在流在时间时间和空和空和空和空间间上的相位差均上的相位差均上的相位差均上的相位差均为为 /2/2，功率，功率，功率，功率为为无功功无功功无功功无功功率，无能量的率，无能量的率，无能量的率，无能量的传输传输。2024/3/24 周日11驻波工作状态驻波工作状态终端短路终端短路2024/3/24 周日12驻波工作状态驻波工作状态终端短路终端短路沿沿线的的输入阻抗入阻抗沿沿沿沿线线阻抗阻抗阻抗阻抗为纯电为纯电抗抗抗抗距距距距终终端端端端 /4/4的奇数倍的奇数倍的奇数倍的奇数倍处处：Z Zinin=，U=UU=Umaxmax（并（并（并（并联谐联谐振）振）振）振）距距距距终终端端端端 /2/2的整数倍的整数倍的整数倍的整数倍处处：Z Zinin=0=0，I=II=Imaxmax（串（串（串（串联谐联谐振）振）振）振）0z0z /4/4：Z Zinin=+jX=+jX（感性）（感性）（感性）（感性）/4z/4z /2/2：Z Zinin=-jX=-jX（容性）（容性）（容性）（容性）2024/3/24 周日13驻波工作状态驻波工作状态终端短路终端短路沿沿沿沿线线的的的的输输入阻抗入阻抗入阻抗入阻抗当当当当传输线传输线的位置固定的位置固定的位置固定的位置固定时时，该该点的点的点的点的输输入阻抗也是入阻抗也是入阻抗也是入阻抗也是频频率的函数，率的函数，率的函数，率的函数，将随将随将随将随频频率而率而率而率而变变化化化化 。阻抗匹配只能在某个固定的阻抗匹配只能在某个固定的频率上率上 。2024/3/24 周日14驻波工作状态驻波工作状态终端开路终端开路沿沿沿沿线电压电线电压电流分布状流分布状流分布状流分布状态态电压电压波腹点波腹点波腹点波腹点/波波波波节节点分布点分布点分布点分布 电压电压波腹点（波腹点（波腹点（波腹点（电压电压振幅最大，振幅最大，振幅最大，振幅最大，电电流振幅最小流振幅最小流振幅最小流振幅最小）：距）：距）：距）：距终终端端端端 /2/2的整数倍的整数倍的整数倍的整数倍处处 电压电压波波波波节节点（点（点（点（电压电压振幅最小，振幅最小，振幅最小，振幅最小，电电流振幅最大流振幅最大流振幅最大流振幅最大）：距）：距）：距）：距终终端端端端 /4/4的奇数倍的奇数倍的奇数倍的奇数倍处处某位置某位置某位置某位置z z处处：电压电压随随随随时间时间作余弦作余弦作余弦作余弦变变化，化，化，化，电电流随流随流随流随时间时间作正弦作正弦作正弦作正弦变变化。化。化。化。某某某某时时刻刻刻刻t t时时：电压电压随位置作余弦随位置作余弦随位置作余弦随位置作余弦变变化，化，化，化，电电流随位置作正弦流随位置作正弦流随位置作正弦流随位置作正弦变变化。化。化。化。电压电压与与与与电电流在流在流在流在时间时间和空和空和空和空间间上的相位差均上的相位差均上的相位差均上的相位差均为为 /2/2，功率，功率，功率，功率为为无功功无功功无功功无功功率，无能量的率，无能量的率，无能量的率，无能量的传输传输。终端开路：终端开路：终端开路：终端开路：Z ZL=，L=1=12024/3/24 周日15驻波工作状态驻波工作状态终端开路终端开路沿沿线的的输入阻抗入阻抗沿沿沿沿线线阻抗阻抗阻抗阻抗为纯电为纯电抗抗抗抗距距距距终终端端端端 /2/2的整数倍的整数倍的整数倍的整数倍处处：Z Zinin=，U=UU=Umaxmax （并（并（并（并联谐联谐振）振）振）振）距距距距终终端端端端 /4/4的奇数倍的奇数倍的奇数倍的奇数倍处处：Z Zinin=0=0，I=II=Imaxmax（串（串（串（串联谐联谐振）振）振）振）0z0z /4/4：Z Zinin=-jX=-jX（容性）（容性）（容性）（容性）/4z/4z /2/2：Z Zinin=jX=jX（感性）（感性）（感性）（感性）2024/3/24 周日16驻波工作状态驻波工作状态终端开路终端开路2024/3/24 周日17驻波工作状态驻波工作状态终端开路终端开路终端开路端开路Vs.终端短路端短路 只要将只要将只要将只要将终终端短路的端短路的端短路的端短路的传输线传输线上上上上电压电压、电电流及阻抗分布从流及阻抗分布从流及阻抗分布从流及阻抗分布从终终端开端开端开端开始去掉始去掉始去掉始去掉/4/4线长线长，余下，余下，余下，余下线线上的分布即上的分布即上的分布即上的分布即为终为终端开路的端开路的端开路的端开路的传输线传输线上上上上沿沿沿沿线电压线电压、电电流及阻抗分布。流及阻抗分布。流及阻抗分布。流及阻抗分布。距距终端端/8处阻抗阻抗终终端短路端短路端短路端短路时时：终终端开路端开路端开路端开路时时：2024/3/24 周日18驻波工作状态驻波工作状态终端短路端短路传输线的的输入阻抗与入阻抗与终端开路的端开路的传输线的的输入阻抗相乘：入阻抗相乘：可通过测量传输线相同位置开路状态的输入阻抗可通过测量传输线相同位置开路状态的输入阻抗和短路状态的输入阻抗来获得传输线的特性阻抗。和短路状态的输入阻抗来获得传输线的特性阻抗。2024/3/24 周日19驻波工作状态驻波工作状态沿线电压、电流沿线电压、电流振幅分布的特点：振幅分布的特点：相相相相邻邻的波腹和波的波腹和波的波腹和波的波腹和波节节点相距点相距点相距点相距 /4/4 ，相，相，相，相邻邻两个波腹及相两个波腹及相两个波腹及相两个波腹及相邻邻两个两个两个两个波波波波节节点相距点相距点相距点相距 /2/2 。腹点腹点腹点腹点总总是腹点；是腹点；是腹点；是腹点；节节点点点点总总是是是是节节点。点。点。点。相位分布的特点：相位分布的特点：两两两两节节点点点点间间的相位相同。的相位相同。的相位相同。的相位相同。同一同一同一同一节节点两点两点两点两边边相位相反。相位相反。相位相反。相位相反。2024/3/24 周日20行驻波状态行驻波状态终端反射系数端反射系数沿沿线电压/电流分布流分布2024/3/24 周日21行驻波状态行驻波状态2024/3/24 周日22行驻波状态行驻波状态沿线电压电流分布状态沿线电压电流分布状态沿线电压、电流呈非正弦的周期分布沿线电压、电流呈非正弦的周期分布沿线电压、电流呈非正弦的周期分布沿线电压、电流呈非正弦的周期分布电压波腹点电压波腹点电压波腹点电压波腹点 电压波腹点位置为电压波腹点位置为电压波腹点位置为电压波腹点位置为相应该处的电压、电流：相应该处的电压、电流：相应该处的电压、电流：相应该处的电压、电流：电压波腹点处输入阻抗为纯电阻：电压波腹点处输入阻抗为纯电阻：电压波腹点处输入阻抗为纯电阻：电压波腹点处输入阻抗为纯电阻：2024/3/24 周日23行驻波状态行驻波状态电压波节点电压波节点电压波节点电压波节点 电压波节点位置为电压波节点位置为电压波节点位置为电压波节点位置为相应该处的电压、电流：相应该处的电压、电流：相应该处的电压、电流：相应该处的电压、电流：电压波腹点处输入阻抗为纯电阻：电压波腹点处输入阻抗为纯电阻：电压波腹点处输入阻抗为纯电阻：电压波腹点处输入阻抗为纯电阻：电压波腹点和电压波节点相距电压波腹点和电压波节点相距电压波腹点和电压波节点相距电压波腹点和电压波节点相距/4/4。2024/3/24 周日24行驻波状态行驻波状态沿沿线输入阻抗入阻抗沿沿沿沿线线阻抗阻抗阻抗阻抗值值是非正弦周期函数。是非正弦周期函数。是非正弦周期函数。是非正弦周期函数。在在在在电压电压波腹点和波腹点和波腹点和波腹点和电压电压波波波波节节点点点点处处的的的的输输入阻抗入阻抗入阻抗入阻抗为纯电为纯电阻。阻。阻。阻。阻抗具有阻抗具有阻抗具有阻抗具有/4/4变换变换性和性和性和性和/2/2重复性。重复性。重复性。重复性。2024/3/24 周日25行驻波状态行驻波状态无耗无耗无耗无耗传输线终传输线终端接端接端接端接负载负载Z ZL L=40-j30=40-j30。要使。要使。要使。要使传输线传输线上上上上驻驻波比最小，波比最小，波比最小，波比最小，则该传输线则该传输线的特性阻抗的特性阻抗的特性阻抗的特性阻抗应应取多少？此取多少？此取多少？此取多少？此时时最小的反射系数和最小的反射系数和最小的反射系数和最小的反射系数和驻驻波波波波比是多少？离比是多少？离比是多少？离比是多少？离终终端最近的波端最近的波端最近的波端最近的波节节点位置在何点位置在何点位置在何点位置在何处处？【解解解解】要使要使要使要使线线上上上上驻驻波比最小，波比最小，波比最小，波比最小，实质实质上使上使上使上使终终端反射系数的模端反射系数的模端反射系数的模端反射系数的模值值最最最最小即可：小即可：小即可：小即可：由于由于由于由于终终端是容性端是容性端是容性端是容性负载负载，离，离，离，离终终端的第一个波端的第一个波端的第一个波端的第一个波节节点位置点位置点位置点位置为为：例例2.7