《高频与射频电路》第1章.ppt

传输线上电压和电流的时域表达式 传输特性 * 传输线阻抗特性 把z=-l代入电压与电流的表达式，得到： * 传输线输入阻抗 传输线输入导纳 如上图所示的传输线,其终端接负载阻抗ZL时,则距终端为l处向负载看去的输入阻抗定义为该点的电压V(l)与电流I(l)之比,并用Zin(l)表示。即 ? 传输线阻抗特性 * 距传输线终端λ/8处的输入阻抗为： 当λ/8传输线终端开路（ZＬ＝?），Ｚｉｎ＝-ｊＺ０，呈容性。 当λ/8传输线终端短路（ZＬ＝０），Ｚｉｎ＝ｊＺ０，呈感性。 λ/8传输线阻抗特性 * 距传输线终端λ/４处的输入阻抗为： λ/４传输线可以实现阻抗匹配。 当λ/４传输线终端开路（ZＬ＝?），Ｚｉｎ＝０； 当λ/４传输线终端短路（ZＬ＝０），Ｚｉｎ＝?。 λ/４传输线阻抗特性 * * * 距传输线终端λ/２处的输入阻抗为： 负载阻抗ZＬ在传输线上每隔λ/２将重现一次。 λ/２传输线阻抗特性 * 定义电压反射系数G(z)为该点的反射波电压Vref和入射波电压Vinc之比。 反射特性 * 得负载(z=0)的电压反射系数为： 由： 可见,终端电压反射系数仅决定于终端负载阻抗ZL和传输线的特性阻抗Z0;终端电压反射系数的模表示终端反射波电压与入射波电压振幅的比值,其相位φ表示终端反射波电压与入射波电压之间的相位差。 负载电压反射系数还可以写成： 反射特性 * 由此可知：无耗线上任意点的反射系数的大小等于终端负载的反射系数,其相位比终端处的反射系数相位落后2βz。 传输线上任一点的电压反射系数为： 传输线上任一点的输入阻抗与电压反射系数的关系为： 也可以改写成： * 驻波系数（VSWR）定义为传输线上电压（或电流）的最大模值与最小模值之比 电压驻波比与反射系数之间的关系 反射特性 * 终端接匹配负载 终端接不同负载的传输线 当负载匹配时： * * 终端短路 负载为右边值时，传输线上才为纯驻波工作状态 纯驻波工作状态 * 由传输线上任一点的电压和电流表达式 得终端短路状态下传输线上任一点电压和电流表达式 纯驻波工作状态 终端短路 * 由图可见,瞬时电压或电流在某个固定位置上随时间t作正弦或余弦变化,而在某一个时刻t时随距离z作余弦或正弦变化,即瞬时电压和电流的时间相位差和空间相位差均为π/2,这表明传输线上没有功率的传输。在离终端距离z′=λ/4的奇数倍处,电压振幅值永远最大,电流振幅值永远为零,称为电压的波腹点和电流的波节点;而在z′=λ/2的整数倍处,电压为波节点和电流为波腹点。 ? 终端短路传输线驻波图 * 由传输线上任一点的电压和电流表达式得终端开路状态下传输线上任一点电压和电流表达式： 由传输线上任一点的输入阻抗表达式得终端开路状态下传输线上任一点阻抗表达式： 纯驻波工作状态 终端开路 * 终端开路传输线驻波图 由图可见终端为电压波腹点、电流波节点,阻抗为无穷大。和终端短路的情况相比,可以得到这样一个结论:只要将终端短路的传输线上电压、电流及阻抗分布从终端开始去掉λ/4线长,余下线上的分布即为终端开路的传输线上沿线电压、电流及阻抗分布。这就启发我们将终端短路(或终端开路)的传输线上电压、电流及阻抗分布自终端起去掉小于λ/4线长,即可得到终接纯感抗(或纯容抗)负载时的沿线电压、电流及阻抗分布。 * 信号源和有载传输线 * ΓL=0，负载没有反射（ZL=Z0） ΓS=0，信号源没有反射（ZG=Z0） 信号源和有载传输线 * ΓS= ΓL=0，信号源和负载都没反射（ZG=ZL=Z0） ZL=Z*G，阻抗共轭匹配（-XG=XL，RL=RG） 当负载阻抗和信号源阻抗共轭匹配时，负载可得到信号源输出的最大资用功率。 信号源和有载传输线 * 回波损耗（RL）定义：由信号源和传输线不匹配使得部分功率被反射，这种阻抗失配导致的功率损失称回波损耗。 插入损耗（IL）定义：传输线的输入功率与传输线的输出功率之比。 当信号源和传输线完全匹配时：回波损耗（RL）为 ，插入损耗（IL）为0。 当信号源和传输线完全失配（即全反射）时：回波损耗（RL）为0，插入损耗（IL）为 。 ∞ ∞ 信号源和有载传输线 * * 并联谐振电路 谐振条件 B=0 并联谐振的阻抗特性及品质因数 * 并联谐振电路的品质因数定义为谐振时通过电感（电容）的电流模值与通过电阻的电流模值的比值： 在频率为ω、电流为I的电流源激励下，并联谐振电路的电压为 串联谐振与并联谐振的对比 * * 品质因数 品质因数定义为：一个具有周期性储能的器件（或电路），在谐振频率下，一个周期内储存的能量与一个周期内损耗能量比值的2π倍。 * 品质因数 串联谐振电路，谐振时一个周期内电感的储能 一个周期