ch2-2_描述传输线状态的特征量课程.ppt

主题：描述传输线状态的特征量及其沿传输线的变换 描述传输线状态的特征量 传输线的状态可由下列特征量来描述： 1.电压波U与电流波I 2.电压入射波Ui与电压反射波Ur 3.反射系数? 4.阻抗Z或导纳Y 5.驻波系数?与驻波最小点位置dmin 注意！ 各个特征量的定义 各组特征量是等价的，也就是：知道一组特征量可以推出其它各组特征量。 怎样推算出来？ 了解各特征量之间的关系，沿传输线的关系 1.电压电流沿传输线变换关系式 电压电流沿传输线变换关系式I 3. 阻抗或导纳沿传输线变换关系式 阻抗或导纳沿传输线变换关系式I 例：长度为l的一段传输线的输入阻抗 导纳沿传输线变换关系式 反射系数沿传输线变换的图示 ?u沿传输线变换的图示I U、I沿传输线变换的图示 U、I沿传输线变换的图示I 特殊情况的电压、电流分布 特殊情况的电压、电流分布I 特殊情况的电压、电流分布II 阻抗(或导纳)沿传输线变换I 阻抗(或导纳)沿传输线变换的图示 传输线上传输的功率 传输线上传输的功率I 传输线上传输的功率II 传输效率 传输效率 I 小结、复习 作业(P115)2.22.32.4 * * 第二章 传输线基本理论与圆图 2.2 2.3 k, Zc 传输线 这5组特征量是相互等价的 k, Zc z=0 z 传播常数为k， 特征阻抗为Zc的传输线 电压波与电流波均由入射波与反射波组成，即 化成 z = 0处为： 进 一 步 前面的等式可写成： 或者 更一般的情况为： 这就是U 和I 沿传输线的变换关系！ 2.反射系数沿传输线变换关系式 反射系数定义为反射波电压与入射波电压之比： z=0处的反射系数 或者 由坐标平移变换，得到： 引入反射系数后，U与I的表示： 电压反射系数与电流反射系数的相差为180? 阻抗定义为传输线上电压与电流之比. 由 阻抗与反射系数的关系 在z＝0处阻抗为 用?(z)表示?(0), 用Z(z)表示?(z), 可得Z(0)与Z(z)之间的关系： or 利用坐标平移关系，可得到： （把前式中的0换为z1, 把z换为z2） 这就是传输线上阻抗变换关系！ 如图所示. 其中：Z(-l)=Zin, Z(0)=ZL 根据公式 输入阻抗与负载的关系 采用导纳表示时，容易得到： or 从以上关系可以看到：只要知道传输线上某点的特征量，即可知道传输线上任意点的特征量。 由前面讲的变换关系可以看到：反射系数变换关系最简单。 由于阻抗Z是复数，反射系数?u般也为复数。 在z = 0处的反射系数为： 模 由反射系数变换关系： 可得z = -l 处的反射系数： 随着l的变化(or z变化)，反射系数的模不变化而只是相位变化，即减少2kl。 因此，对于无耗线，反射系数的变换只是相角的变化。 如图所示，可以作反射系数复平面图 在?u复平面图上，当负载阻抗ZL不变时，传输线上?u轨迹是以原点为圆心的一个圆，其半径为 l变化?/2,相位变化2? 且 |?u(0)| |?u(0)|?1 在z=-l处的归一化电压电流的模为 设入射波电压为1V： 圆图右半径处： 圆图左半径处： 电压模最大： 电压模最小： 这样，由右端点和左端点可决定第一个电压波腹点和电压波节点的位置： (n=0) (n=0) 同样可以决定电流最大波腹和波节点的位置。 电压波腹点正好是电流波节点，电压波节点正好是电流波腹点。 4. 驻波 如图所示，图中电压沿传输线的分布为驻波 驻波系数定义为： 离开终端负载的第一个电压波节点为： 第一个波腹点在： 驻波相位 ?, dmin1是又一组特征量 或者 1) 负载开路情况 电压、电流分布为纯驻波。 2) 负载短路情况 电压、电流分布为纯驻波。 3) 负载匹配情况 电压、电流分布为行波。 阻抗(或导纳)沿传输线变换 输入阻抗表示为 1) 传输线与负载匹配时 ZL＝ZC, ?u=0 Z(z)=ZC 2) 负载开路时 Z(0)=ZL=? 则输入阻抗为 kl1 这时相当一个电容 3) 负载短路时 ZL＝Z(0)=0 则得到 kl1 这时相当于一电感 4) 线长为?/4时 tan(kl)=? 则得到 传输线的阻抗变换 负载开路 负载短路 传输线的状态与特征参量k, ZC有关，但当k, ZC一定时，则只与负载有关（即只与传输线的纵向边界条件有关）。 传输线上的传输功率为： 引入反射系数后，化为： 对无耗传输线，ZC为实数，则第3项为0。 由于任一点上电压反射系数之模不变，因此无耗传输线上的功率也不随位置变化 入射波功率Pi 反射 波功率Pr 线上任一点的传输功率等于入射波功率与反射波功率之差，且 为方便起见，取电压波腹点或节点来计算功率，因为该处阻抗为纯电阻，电压与电流同相。