微波技术1章三种传输状态.pptx
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1、反射系数反射系数及输入阻抗及输入阻抗Zin 为更好描述传输线的不同工作状态,先介绍几个描述波的反射情况和阻抗特性的参量,为更好描述传输线的不同工作状态,先介绍几个描述波的反射情况和阻抗特性的参量,它们是反射系数它们是反射系数、驻波系数、驻波系数、输入阻抗、输入阻抗 Zin。一、反射系数一、反射系数 在传输线上任意一点的反射波电压与这一点的入射波电压之比就为该点的电压反在传输线上任意一点的反射波电压与这一点的入射波电压之比就为该点的电压反射系数,用射系数,用v(z)来表示)来表示 同理可定义这一点的电流反射系数为同理可定义这一点的电流反射系数为 传输线上任意一点电压反射系数与电流反射系数相差传输
2、线上任意一点电压反射系数与电流反射系数相差1800相位差。由于电压易于相位差。由于电压易于测定,以后的讨论均采用电压反射系数,去掉下脚标,用测定,以后的讨论均采用电压反射系数,去掉下脚标,用(z)来表示。)来表示。波的反射现象是传输线上最基本的物理现象,随着反射波的不同取值情况,传输线波的反射现象是传输线上最基本的物理现象,随着反射波的不同取值情况,传输线将工作于三种不同的工作状态。即将工作于三种不同的工作状态。即 反射波反射波 工作状态工作状态 由前面传输线通解知道,由前面传输线通解知道,线上所传播的波是由入射波和反射波叠加而成的合成波。线上所传播的波是由入射波和反射波叠加而成的合成波。传输
3、线上的波入射波反射波传输线上的波入射波反射波无耗传输线的三种工作状态无耗传输线的三种工作状态 下面给出下面给出(z)的具体形式,由前面通解,任意一点的入射波电压和反射波电压的)的具体形式,由前面通解,任意一点的入射波电压和反射波电压的表达式为表达式为 (1.58a)所以所以 由上式可知,反射系数的模由上式可知,反射系数的模|(z)|是反射波电压振幅值与入射波电压振幅值之比:是反射波电压振幅值与入射波电压振幅值之比:(1.58b)反射系数的幅角为反射波电压与入射波电压的相位差,即反射系数的幅角为反射波电压与入射波电压的相位差,即(1.58c)无耗传输线的三种工作状态无耗传输线的三种工作状态反射系
4、数反射系数及输入阻抗及输入阻抗Zin 反射系数反射系数(z)是参考面位置是参考面位置z的函数,在的函数,在z0处的反射系数称为负载反射系数处的反射系数称为负载反射系数L,可表示为可表示为 (1.59a)其中其中(1.59b)(1.58)比较式比较式(1.58)和和(1.59)可得无耗传输线上任意一点可得无耗传输线上任意一点(z)与负载处与负载处L间的关系间的关系(1.60a)式中式中 (1.60b)可见,沿无耗传输线移动参考面位置时,反射系数的模可见,沿无耗传输线移动参考面位置时,反射系数的模|(z)|不变,等于负载不变,等于负载反射系数反射系数L的模值,而幅角的模值,而幅角与与z成线性关系。
5、成线性关系。无耗传输线的三种工作状态无耗传输线的三种工作状态反射系数反射系数及输入阻抗及输入阻抗Zin二、驻波系数二、驻波系数 传输线上电压(或电流)最大值与电压(或电流)最小值之比传输线上电压(或电流)最大值与电压(或电流)最小值之比(1.61b)(1.61a)行波系数也经常使用,它和驻波系数互为倒数,用行波系数也经常使用,它和驻波系数互为倒数,用 k 表示表示 引入驻波系数的意义:反射系数描述反射波与入射波之比,反射波分量及入射波引入驻波系数的意义:反射系数描述反射波与入射波之比,反射波分量及入射波分量不能分别测量出来,在传输线上的是反射波与入射波叠加合成波,反射波与入分量不能分别测量出来
6、,在传输线上的是反射波与入射波叠加合成波,反射波与入射波同相叠加得到最大值,反相得到最小值,而最大值与最小值可以直接测量出来。射波同相叠加得到最大值,反相得到最小值,而最大值与最小值可以直接测量出来。通过对最大值与最小值测量,可以推出反射系数模值大小。通过对最大值与最小值测量,可以推出反射系数模值大小。可见驻波系数与反射系数的模值具有一一对应的关系可见驻波系数与反射系数的模值具有一一对应的关系,其取值范围为其取值范围为1 无耗传输线的三种工作状态无耗传输线的三种工作状态反射系数反射系数及输入阻抗及输入阻抗Zin也可以写为也可以写为三、输入阻抗三、输入阻抗 Zin 输入阻抗也是传输线理论中的一个
7、很重要得概念。它的定义是传输线上任意一输入阻抗也是传输线理论中的一个很重要得概念。它的定义是传输线上任意一点的总电压点的总电压V(z)与总电流与总电流I(z)之比为该点的输入阻抗之比为该点的输入阻抗 Zin其倒数为输入导纳其倒数为输入导纳 输入阻抗输入阻抗 Zin(z)与反射系数与反射系数(z)间的关系为间的关系为(1.63)也可以写为也可以写为(1.64)(1.62)无耗传输线的三种工作状态无耗传输线的三种工作状态反射系数反射系数及输入阻抗及输入阻抗Zin反射系数反射系数(z)与负载阻抗与负载阻抗ZL 间的关系间的关系 输入阻抗输入阻抗Zin(z)与负载阻抗与负载阻抗Zl 间的关系间的关系
8、由式由式(1.64)负载所在参考面反射系数负载所在参考面反射系数L为为 已知终端电压已知终端电压VL电流电流IL 时线上电压电流的解为时线上电压电流的解为(1.66)所以所以(1.68)(1.69)(1.67)无耗传输线的三种工作状态无耗传输线的三种工作状态反射系数反射系数及输入阻抗及输入阻抗Zin传输线的三种工作状态传输线的三种工作状态 反射系数反射系数(z),输入阻抗,输入阻抗Zin(z)与负载阻抗与负载阻抗ZL 间的关系表明,一段具有确定特性阻间的关系表明,一段具有确定特性阻抗的传输线,抗的传输线,行波状态、行波状态、驻波状态、驻波状态、行驻波状态(也称混波状态)行驻波状态(也称混波状态
9、)传输线工作于何种状态,与反射系数传输线工作于何种状态,与反射系数密切相关,当密切相关,当|=0时,工作于时,工作于 行波状态行波状态|=1时,工作于驻波状态时,工作于驻波状态 0|1时,工作于行驻波状态(也称混波状态)时,工作于行驻波状态(也称混波状态)下面详细分析传输线工作于不同状态时,电压电流及输入阻抗沿传输线的分布特点。下面详细分析传输线工作于不同状态时,电压电流及输入阻抗沿传输线的分布特点。传输线上有三种不同的工作状态,分别为传输线上有三种不同的工作状态,分别为当负载阻抗取不同值时,传输线上任意位置的电压、电流、输入阻抗有不同的分布当负载阻抗取不同值时,传输线上任意位置的电压、电流、
10、输入阻抗有不同的分布这种不同的分布我们称之为传输线上不同的这种不同的分布我们称之为传输线上不同的“工作状态工作状态”无耗传输线的三种工作状态无耗传输线的三种工作状态行波状态行波状态 当负载吸收全部入射波功率而无反射当负载吸收全部入射波功率而无反射,即,即|=0时,传输线工作于时,传输线工作于 行波状态。此时行波状态。此时传输线中就只有从信号源到负载的单向波传输线中就只有从信号源到负载的单向波 行波状态时负载应满足的条件:行波状态时负载应满足的条件:另外一段无限长的传输线也视为工作在行波状态。另外一段无限长的传输线也视为工作在行波状态。行波状态时沿传输线电压、电流的分布表达式为:行波状态时沿传输
11、线电压、电流的分布表达式为:将两式分别乘以时间因子将两式分别乘以时间因子 ,取其实部就可得到行波电压、电流的瞬时表达式取其实部就可得到行波电压、电流的瞬时表达式(1.71a)(1.71a)|=0|L|=0 ZL=Zc(1.70)(1.70)行波状态时沿传输线输入阻抗的分布表达式为:行波状态时沿传输线输入阻抗的分布表达式为:(1.71b)(1.71b)z行波状态示意图行波状态示意图 v无耗传输线的三种工作状态无耗传输线的三种工作状态纯驻波状态纯驻波状态 当负载将入射波功率全部反射回去当负载将入射波功率全部反射回去,即,即|=1时,传输线工作于纯驻波状态。此时时,传输线工作于纯驻波状态。此时传输线
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