传输线理论基础知识.pptVIP

必威体育精装版课件*必威体育精装版课件*现在研究行波状态下电压和电流的沿线变化情况。为讨论方便，距离变量仍然从始端算起，由于U2?Z0I0＝0，A2=0，Ur(z)=0。考虑到γ=α+jβ，因此公式（2-14）和（2-15）简化为:必威体育精装版课件*于是入射波电压的瞬时值（假设初始相位φ）可以写为:式（2-21）是距离z和时间t的函数。在任意指定的地方（即z为定值）,他随时间按正弦规律变动；而在任意指定时间（即t为定值）,它沿线以指数规律分布衰减。如图2-4所示。必威体育精装版课件*2.4均匀传输线相速与波长现在我们研究波形上固定相位点的移动情况，令式（2-21）中ωt?βz+φ＝K，K为常数。两边对t微分得:式（2-22）为波行进的速度,即相位速度,简称相速。在一个周期的时间内波所行进的距离称为波长，用λ表示，即:式中f为电磁波频率,T为振荡周期。必威体育精装版课件*2.5均匀传输线特性阻抗入射电压与入射电流之比或反射电压与反射电流之比为特性阻抗（即波阻抗）。它的表示式为（2-８），即:一般情况下，Z0为复数，其摸和幅角分别为:必威体育精装版课件*特性阻抗与频率的定性关系如下图2-5:必威体育精装版课件*2.6均匀传输线传播常数传播常数γ表示行波经过单位长度后振幅和相位的变化。其表示式如下式所示:必威体育精装版课件*一般情况下,传播常数γ复数,其实部α称为衰减常数,单位为dB/m（有时也用Np/m,1Np/m=8.86dB/m）；β为相移常数,单位为rad/m。必威体育精装版课件*2.7均匀传输线反射系数为了表明反射波与入射波的关系，我们定义，线上某处反射波电压（或电流）与入射波电压（或电流）之比为反射系数，用Γ(z′)表示，即:由（2-11）式得:必威体育精装版课件*在传输线的终端（负载端），z′＝0，终端反射系数用Г2表示，由式（2-30）得:由此可见,终端反射系数只与负载阻抗和传输线的特性阻抗有关。终端阻抗的类型不同,反射系数也不同。（1）当ZL＝Z0（即负载匹配）时,终端反射系数Γ2＝0,由反射系数定义知,反射波电压和反射波电流均为零,称为行波状态。（2）当ZL＝0（即负载短路）时,终端反射系数Γ2＝－1；当ZL＝∞（即负载开路）时,终端反射系数Г2＝1。在这两种情况下,反射波与入射波幅度相同（负号表示反射波与入射波相位相反）,称为全反射状态。在一般情况下,0＜Γ2＜1,称为部分反射。必威体育精装版课件*当引入终端反射系数的概念后,式（2-11）可改写为必威体育精装版课件*2.8均匀传输线的传输功率和效率设传输线均匀且γ=α+jβ(α≠0),根据（2-35）及（2-36）,沿线电压、电流的解为假设Z0为实数,由电路理论可知,传输线上任一点z处的传输功率为入射波功率反射波功率必威体育精装版课件*设传输线总长为l,将z′=l代入式（2-37）,则始端入射功率为终端负载在z′=0处,故负载吸收功率为:由此可得传输线的传输效率为:当负载与传输线阻抗匹配时,即Γ2=0,此时传输效率最高,其值为:可见,传输效率取决于传输线的损耗和终端匹配情况。必威体育精装版课件*三、均匀无耗传输线工作状态的分析无耗传输线:是指R1=0，G1=0的传输线。一般传输线的导体均采用良导体，周围介质又是低耗介质材料，因此传输线的损耗比较小，满足ωL1R1，ωC1G1，故在分析传输线的传输特性时可以近似看成是无耗线。3.1无耗传输线的基本特性3.1.1无耗传输线传播常数:γ=α+jβ由于无耗传输线的R1=0，G1=0，则:因此:3.1.2无耗传输线相速度:由公式（2-22）:必威体育精装版课件*将表1-1中的双线或同轴线的L1和C1代入上式，得到双线和同轴线上行波的相速度均为:由此可见,双线和同轴线上行波电压和行波电流的相速度等于传输线周围介质中的光速,它和频率无关,只决定周围介质特性参量,这种波称为无色散波。必威体育精装版课件*3.1.3无耗传输线特性阻抗所谓特性阻抗Z0是指传输线上入射波电压Ui（z）和入射波电流Ii（z）之比,或反射电压和反射波电流之比的负值。即由于R1=0,G1=0,由式（2-8）得知由此可见，无耗传输线的特性阻抗与信号源的频率无关，仅和传输线的单位长度上的分布电感L1和分布电容C1有关，是个实数。由表1-1查得同轴线的分布电容和分布电感，然后代入式（3-4），便得到同轴传输线的特性阻抗计算公式为:常用的同轴线的特性阻抗为5