[信息与通信]微波工程基础李宗谦-第二章.ppt

损耗的影响（ 终端开路/短路时） * 第二章 传输线理论 * 0 z 传输效率定义为负载吸收的功率与传输线输入功率之比： * 第二章 传输线理论 * 0 z 对入射波 对反射波 衰减 1Np对应于 的功率比 右图表示有耗开路线上的电压、电流振幅与阻抗的分布 当终端短路时：GL= -1 （g=a+jb） * 第二章 传输线理论 * 2.6 包含信号源和负载的传输线电路 2.6.1 归一化电压与归一化电流 归一化电压： 归一化电流： * 第二章 传输线理论 * 2.6.2 简单完整的传输线电路的形式解 * 第二章 传输线理论 * 简单传输线电路 的形式解 截面T处： 电源波只与信号源Vg、zg有关，与负载无关。 * 第二章 传输线理论 * 2.6.3 匹配的基本概念 阻抗匹配具有三种不同的含义, 分别是源阻抗匹配、负载阻抗匹配和共轭阻抗匹配, 它们反映了传输线上三种不同的状态。 一、信号源阻抗匹配 电源的内阻等于传输线的特性阻抗，电源和传输线匹配，称为匹配源。 对匹配源来说, 它给传输线的入射功率是不随负载变化的, 负载有反射时, 反射回来的反射波被电源吸收，传输线上只有一次入射和一次反射。 可以用阻抗变换器把不匹配源变成匹配源, 但常用的方法是加一个去耦衰减器或隔离器, 它们的作用是吸收反射波。 * 第二章 传输线理论 * 二、负载阻抗匹配 负载的阻抗等于传输线的特性阻抗，负载和传输线匹配，称为匹配负载。 传输线上只有从信源到负载的入射波，无反射波，匹配负载完全吸收了由信源入射来的微波功率，传输线上的波处于行波状态。 负载不匹配时， 在传输线上将出现驻波。当反射波较大时, 波腹电场要比行波电场大得多, 容易发生击穿, 这就限制了传输线能最大传输的功率, 因此需进行负载阻抗匹配。负载阻抗匹配一般采用阻抗匹配器。 * 第二章 传输线理论 * 三、共轭阻抗匹配 当Z*L= Zg时，称共轭阻抗匹配，这时负载能得到最大功率。 证： 要使负载得到的功率P最大， 对ZL 的实部和虚部微分 * 第二章 传输线理论 * 传输线上一旦在某一截面处达到共轭匹配，在均匀传输线上任一截面处看都是共轭匹配的。 * 第二章 传输线理论 * 2. |Γ|是系统的不变量 3. 把阻抗(或导纳) 套覆在|Γ|圆上 以|Γ|从0到1的同心圆作为Smith圆图的基底，在一有限空间表示全部工作参数Γ、 和ρ。 * 第二章 传输线理论 * 二、Smith圆图的基本构成 1. 反射系数Γ图为基底 0 z 沿均匀无耗传输线移动时，反射系数的模不变，反射系数是单位圆内的同心圆。 由负载向源移动：顺时针 由源向负载移动：逆时针 在反射系数平面内，沿同心圆一圈所经过的传输线长度为半个波长（?/2的周期性）。 * 第二章 传输线理论 * 实际圆图的标注：角度与距离 等圆 向电源方向移动z G i G r 电源方向 负载方向 匹配点 开路点 短路点 全反射圆 电源方向 负载方向 G * 第二章 传输线理论 * 2. 套覆阻抗图 阻抗用实部、虚部（复数）表示 * 第二章 传输线理论 * 2. 套覆阻抗图 等电阻圆方程 * 第二章 传输线理论 * jx 轨迹，纯电抗圆 r 1(x=0)，纯电阻线 r 1(x=0)，纯电阻线 圆图 r 读数的标注 说明： 所有曲线经过开路点 r=0 0.5 1 2 ? r 0 0.5 1 2 无穷大 圆心(r/1+r,0) (0,0) (1/3,0) (1/2,0) (2/3,0) 1,0 半径（1/1+r) 1 2/3 1/2 1/3 0 说明 纯电抗圆(r=0） r1 过原点圆 r=1 r1 开路点 * 第二章 传输线理论 * 等电抗圆方程 圆心是(1， ）,半径是 ， 所有圆过（1,0）点。 x 0 1/2 1 -1 圆心 (1,1/x) (1, ) （1,2） (1, 1) （1, -1） （1,0） 半径 （|1/x|) 2 1 1 0 说明 纯电阻线 开路点 i r r 0 x=-1 x=1 x=0 x= =1 x=1/2 x=-1/2 纯电阻线 感抗 容抗 open.c shorted.c x 0、x 0平面 x 读数的标注 所有曲线过（1，0）点 * 第二章 传输线理论 * 3. 标定电压驻波比?。 i r 纯阻线 匹配点 电压波腹 纯电抗线 1.0 1.5 2.0 电压波节 0.8 0.9 电压波腹点 纯电阻线上正实轴上r（1）的值代表了驻波系数 电压波节点 纯电阻线上负实轴上r（1）的值代表了行波系数 * 第二章 传输线理论 * 4 阻抗圆图特点 三点