均匀无耗传输线的工作状态分为三种负载无反射的行课件.ppt

《均匀无耗传输线的工作状态分为三种负载无反射的行课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《均匀无耗传输线的工作状态分为三种负载无反射的行课件.ppt（44页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、均匀无耗传输线的工作状态分为三种：(1)负载无反射的行波状态（能量被负载全吸收）G=0，r=1，K=1。(2)负载全反射的驻波状态（负载没有吸收能量）G=1，r=，K=0。(3)负载部分反射的行驻波状态（负载吸收部分能量）0G1，1 r，0 K 1。,3 均匀无耗长线的工作状态,纯驻波状态,行波状态,行驻波状态,终端短路,终端开路,终端接纯电抗,一、行波状态(匹配状态、无反射状态),当ZL=Z0 时,G2=(ZL Z0)/(ZL Z0)=0,G(z)=0；或传输线为半无限长时，无反射，只有入射行波。取z轴原点在波源、+z从源指向负载，则行波状态下，线上电压、电流复数表达式为,由此可得行波工作状

2、态的特点(如图2-13所示)：(1)G=0，r=1，K=1，沿线只有入射行波而无反射波；入射波的能量全部被负载吸收，传输效率最高。故ZL=Z0 时，负载与传输线匹配。,电压、电流瞬时值为(设,(2)Zin(z)=Z0，为纯阻。(3)电压、电流行波同相，相位(wt-bz)沿传输方向连续滞后。(4)沿线电压、电流的振幅恒定不变，,图2-13 行波状态下的电压、电流及输入阻抗分布,二、驻波状态(全反射状态),当终端短路(ZL=0)、开路(ZL=)或接纯电抗负载(ZL=jXL)时，G(z)=G2=1，终端全反射，负载与传输线完全失配。沿线入、反射波叠加形成驻波分布。驻波状态下，G=1，r=，K=0。(

3、1)终端短路(ZL=0),1）沿线电压、电流分布,以上关系式代入式,则电压、电流瞬时表达式为：,得：,终端电压电流同相,周期为,终端短路时长线的工作状态：沿线电压、电流均为驻波分布。电压、电流之间在位置或时间上，相位都相差p/2。,在z=(2n+1)(l/4)(n=0,1,)处为电压波腹点()、电流波节点()。,在z=n(l/2)(n=0,1,)处(含终端)为电压波节点()、电流波腹点()。,相邻的波腹、波节相距,l/4,2）短路线的输入阻抗,为纯电抗。f 固定时，Zin(z)按正切规律变化。由输入阻抗的等效观点出发，可将任意长度的一段短路线等效为相应的等效电抗。,沿线每经过l/4，阻抗性质变

4、化一次；每经过l/2，阻抗重复原有值。,（2）.终端开路(ZL=),1）沿线电压、电流分布以上关系代入式(2-4e)得,电压、电流瞬时表达式为：,开路时的驻波状态分布规律：沿线电压、电流均为驻波分布。电压、电流之间在空间位置或时间上，相位都相差p/2。在z=n(l/2)(n=0,1,2,)处(含终端)为电压波腹点()、电流波节点()。,在z=(2n+1)(l/4)(n=0,1,2,)处为电压波节点()、电流波腹点()。,2）开路线的输入阻抗,亦为纯电抗。f 固定时，Zin(z)按余切规律变化，。由输入阻抗的等效观点出发，可将任意长度的一段开路线等效为相应的等效电路。,沿线每经过l/4，阻抗性质

5、变化一次；每经过l/2，阻抗重复原有值。,3）短路线与开路线比较各对应量的相位相差 p/2(即空间相差l/4)。,3.终端接纯电抗负载(ZL=jX(X0),1）负载为纯感抗(ZL=jX(X0),终端的纯感抗可用一段长度为l0（0 l0 l/4）的短路线等效:,长度为l、端接纯感抗负载的无耗长线，沿线电压、电流、阻抗的变化规律与长度为(l+l0)的短路线上对应段的变化规律完全一致，距离终端最近的电压波节点位置 lmin 为:,长度为l、端接纯容抗负载的无耗长线，沿线电压、电流、阻抗的变化规律与长度为(l+l0)的短路线上对应段的变化规律完全一致，距离终端最近的电压波节点位置lmin：,2）负载为

6、纯容抗(ZL=jX(X0),终端的纯容抗可用一段长度为l0(l/4 l0 l/)的短路线等效:,小结：当长线的ZL=0、jX(X0)时，终端均产生全反射，沿线电压、电流呈驻波分布。电压波腹,沿线同一位置的电压、电流之间相位差p/2，只有能量的存贮并无能量的传输。Zin(z)为纯电抗性，l/4传输线具有阻抗变换 性，l/2传输线具有阻抗重复性。,电压波节,三、行驻波状态(部分反射状态),当ZL=RjX(X0)时，,反射波的幅度小于入射波，入射功率有一部分被负载吸收，另一部分则被反射回去，均匀无耗长线工作在行驻波状态。沿线电压、电流的分布：,对上式取模，并注意到,1.当2 bz-f2=2n p(n

7、=0，1，2，)，即在 z=(f2l)/(4p)+n l/2(2-24a)处为电压波腹点、电流波节点：,分析式(2-23)，得：,由于0 G1，可见，对于行驻波，有：,为正实数。,为纯阻，其归一化输入电阻为：,2.当 2bz-f2=(2n+1)p(n=0,1,2,)，即在 z=(f2l)/(4p)+(2n+1)l/4(2-25a)处为电压波节点、电流波腹点：,可见，对于行驻波，有：,为负实数。,亦为纯阻，其归一化输入电阻为：,由1.、2.还可得：,以上各式在计算特性阻抗、波腹点、波节点的电压、电流的幅度值时很有用。,由式(2-23)、输入阻抗公式及 1.、2.的分析可见：3.行驻波沿线电压、电

8、流、阻抗呈非正弦的周期分布,周期为 l/2。l/4 线具有变换性,l/2 线具有重复性。,4.对不同ZL=RjX(R0，X0)的分析,1)ZL=RLZ0 z=(f2l)/(4p)+n l/2 G20，f2=0，终端为电压波腹点、电流波节点。2)ZL=RL 0)感性复阻抗 00)容性复阻抗 pf22p，l/4 lmaxl/2,0lminl/4。,电压波腹点 z=(f2l)/(4p)+n l/2,电压波节点 z=(f2l)/(4p)+(2n+1)l/4,1.如图所示系统。证明当Zg=Z0 时，不管负载如何、传输线有多长,恒有,的关系存在,为入射波电压复振幅)。,证明：,始端的入射波电压、电流，则,

9、而,得,例题:,Zg=Z0的微波源称为匹配源。对于匹配源，无论终端负载与传输线的长度如何,都有,信号源等效负载的任何变化都会引起输出功率的变化，使工作不稳定。在实际应用的微波设备中，可以通过精心设计信号源或采用隔离器、吸收式衰减器等匹配装置使信号源的等效内阻等于Z0。,(p238239,1-9 已知电源电势Eg，内阻Zg=Rg=Z0和负载ZL，试求传输线上电压、电流的解答(Z0、b 已知)。,解法1(若Zg=Rg Z0,用此法较好)设波源与负载的距离为l，建立座标系如图所示。则始端的输入阻抗Zin(l)为,得,(p10),解法2 建立座标系如图所示。因为Zg=Z0,故有,传输线上电压、电流：,

10、1-12 如图示,Z0=50 W，Zg=Z0，ZL=(25+j10)W,Z1=-j20W。求:(1).两段传输线中的r1、r2及始端处的Zin。(2).ZL变化时r1、r2是否变化，为什么？(3).Z1变化时r1、r2是否变化，为什么？(4).Zg变化时r1、r2是否变化，为什么？,解(1).,(2).r1、r2均与ZL有关，ZL变化时r1、r2也变化，(3).r1与ZL有关而与Z1 无关，而 r2与Z1有关。Z1变化时，r1 不变，而 r2 变化。(4).r1、r2与Zg无关，Zg变化时r1、r2不变；。,1-13 已知如图联接的无耗线,线上Em、Zg、RL、R1 及l 均已知,求RL、R1 上的电压、电流和功率的数值并画出各线段上电压、电流的相对振幅分布。,解(1)各支节在D-D处的输入阻抗为:,D,两支节并联，在D-D处的总输入阻抗为:,A-D段匹配，只有入射波。,(2)两支节的负载 Z0/2Z0，为行驻波；B、C 处为电压波节、电流波腹点；D处为电压波腹、电流波节点；D处的视在电压、视在电流幅度值分别为：,两支节的B、C 处,B,C,作 业：P238 1-4，1-5，1-10，1-14 第4题的 l 指电源与负载的距离，第10题的 lmin 为距终端最近的电压波节点与终端的距离，第14题改为：分析各段长线（包括各分支线段）的工作状态，求AG各点的电压、电流幅值，不画图。,