微波技术原理 第3章 传输线理论(第1 5节)课件

1.长线的定义长线是指几何长度大于或接近于电磁波波长的传输线。电长度是指传输线的几何长度与传输波的波长之比。

所以长线也就是“电长度大于或接近于1的传输线”。长线和短线都是相对于电磁波的波长而言的。§3.1引言——长线的定义和特性第3章传输线理论1.长线的定义§3.1引言第3章传输线理论2.长线与短线的特性差异短线中电压波动现象可忽略，而长线中电压波动现象明显。其次，短线只需考虑集中参数，而长线必须考虑分布参数。2.长线与短线的特性差异§3.2-3传输线中电压和电流的波动方程i(z,t)=I(z)e

jωtu(z,t)=U(z)e

jωt+-Z任取一小段传输线Δz，研究电压和电流的波动性。§3.2-3传输线中电压和电流的波动方程i(z,zz+Δzu(z,t)u(z+Δz,t)R0ΔzC0Δz

G0Δz

L0Δzi(z,t)i(z+Δz,t

)零电势Δz→0

在传输线中存在分布式电感、电容、电阻、并联电导。小段传输线Δz的等效电路如下：zz+Δzu(z,t)u(z+Δz,t)Δz→0，并将下列表达式代入电压电流方程，i(z,t)=I(z)ejωt，u(z,t)=U(z)ejωt

，则其中——称为传输线方程Δz→0，并将下列表达式代入电压电流方程，i(z,电压波动函数电流波动函数特性阻抗电压波动函数电流波动函数特性阻抗若为理想无耗传输线，R0=0，G0=0。则特性阻抗特性阻抗为纯电阻若为理想无耗传输线，R0=0，G0=0。则特性阻一般情况下，γ=α+jβ。(α称为衰减常数)若高频损耗很小，即：一般情况下，γ=α+jβ。(α称为衰减常数)若高频损耗无失真线的条件若传输线的损耗较大，β一般不再是频率的线性函数，因而相速vp将随频率变化。即传输过程中将出现色散，结果会导致传输信号失真。那么，就不会出现色散。——无失真线但如果有损传输线的损耗参量和电抗参量能满足以下关系：无失真线的条件那么，就不会出现色散。——无失真线作业：P1183.2作业：P1183.2§3.4理想传输线中传输波的特性参量i(z,t)=I(z)ejωtu(z,t)=U(z)ejωt+-ZZ0，β0-lZL

由于电流波和电压波到达终端负载时，都将发生反射，所以在传输线（Z<0）中既有入射波又有反射波，总电压和总电流的波动函数为：§3.4理想传输线中传输波的特性参量i(z,t)

假设流过负载的电流为I(0)，负载处的电压为V(0)，负载阻抗为ZL，那么：定义：反射波电压与入射波电压之比称为电压反射系数，简称为反射系数，记为：Γ

。一.反射系数假设流过负载的电流为I(0)，负载处的电压二.输入阻抗ZI(-l)U(-l)+-Z0，β0-

lZL

在输入端口Z=-l

处，电压与输入电流之比称输入阻抗，记为Zin。二.输入阻抗ZI(-l)U(-l)+-Z三.传输功率1.传输线中电磁波沿Z正向的传输功率三.传输功率1.传输线中电磁波沿Z正向的传输功率2.从信号源传输至负载的功率+-ZZ0，β0-lZL～UgUinZin(-l)Zg从信号源传输至负载的功率为：2.从信号源传输至负载的功率+-ZZ0，β0-lZ在一般情况下，信号源内阻和输入阻抗均为复数，假设：1）若负载与传输线匹配(ZL=Z0)2）信号源传输至负载的最大功率（信号源的资用功率）——称为共轭匹配在一般情况下，信号源内阻和输入阻抗均为复数四.驻波比

当传输线中同时存在入射波和反射波时，入射波与反射波互相叠加，使得沿Z方向传输的电压波振幅呈现空间周期性变化。最大振幅最小振幅——称为波腹——称为波节定义：最大电压振幅与最小电压振幅之比称为驻波比。驻波比通常记为ρ或SWR。四.驻波比最大振幅最小振幅——称为波腹——称为波节定义：在一般情况下，传输线中电压波或电流波既不是纯驻波，也不是纯行波。

——称为行驻波状态

传输线中驻波比的数值范围为1≤ρ≤+∞。ρ=1时，反射系数等于0，传输线中的电流和电压波为纯行波；ρ=+∞时，反射系数等于1，入射波在终端处全反射，所以在传输线中形成了纯驻波。

电压波振幅最大处称为波腹，波腹处反射系数的相位为2π的整数倍；电压波振幅最小处称为波节，波节处反射系数的相位为π的奇数倍。波腹与相邻波节之间的距离为：其相位？在一般情况下，传输线中电压波或电流波既不是纯驻波，也传输线中电压波和电流波的行驻波状态示意图之一传输线中电压波和电流波的行驻波状态示意图之一传输线中电压波和电流波的行驻波状态示意图之二理想传输线终端接纯电阻负载传输线中电压波和电流波的行驻波状态示意图之二理想传输线终端接微波技术原理第3章传输线理论(第15节)课件五.利用测量线测量终端负载阻抗的方法P36图片五.利用测量线测量终端负载阻抗的方法P36图片在测量线上寻找电压节点，并测出最邻近节点与终端的距离lmin

。节点处反射系数的相位为π，所以θ=？在测量线上寻找电压节点，并测出最邻近节点与终例题测量线的特性阻抗50Ω，按以下步骤测量ZL。1)当终端接短路器时，测出相邻三个节点的坐标为：z=0.2cm,2.2cm,4.2cm。2)当终端连接ZL

时，测量传输线中驻波比得ρ=1.5，再测出三个相邻波节位置z=0.72,2.72,4.72(cm)。当终端把短路器替换为ZL以后，波节位置向终端负载方向移动：0.2cm→0.72cm，2.2→2.72等。例题测量线的特性阻抗50Ω，按以下步骤测量ZL。作业：P1193.8,3.9作业：P1193.8,3.91.终端短路（ZL=0）在这种情况下，传输线中电压波或电流波都为纯驻波，终端负载Z=0处为电压波的波节。§3.5三种特殊终端负载对应的传输波特性1.终端短路（ZL=0）在这种情况下，传输微波技术原理第3章传输线理论(第15节)课件2.终端开路（ZL=∞）在这种情况下，传输线中电流波或电压波也是纯驻波，终端负载Z=0处为电压波的波腹。2.终端开路（ZL=∞）在这种情况下，传输微波技术原理第3章传输线理论(第15节)课件3.终端接匹配负载（ZL=Z0）在这种情况下，终端负载完全吸收了入射波能量，没有反射，传输线中电压波或电流波都为纯行波。3.终端接匹配负载（ZL=Z0）在这种情况例题

传输线电路如图，试求：(1)AA’端的输入阻抗;(2)B、C、D、E各点的反射系数;(3)AB、BC、CD、BE各段的驻波比。(设图中都是均匀无耗传输线)解法：先支路，后干线；按从负载端向信号源端的次序求解。例题传输线电路如图，试求：(1)AA’端的输入阻抗;（1）AA’端的输入阻抗（1）AA’端的输入阻抗（2）B、C、D、E各点的反射系数（2）B、C、D、E各点的反射系数（3）AB、BC、CD、BE各段的驻波比（3）AB、BC、CD、BE各段的驻波比作业:P119-1203.10,3.14,3.16,3.20作业:P119-1203.10,3.14,1.长线的定义长线是指几何长度大于或接近于电磁波波长的传输线。电长度是指传输线的几何长度与传输波的波长之比。

所以长线也就是“电长度大于或接近于1的传输线”。长线和短线都是相对于电磁波的波长而言的。§3.1引言——长线的定义和特性第3章传输线理论1.长线的定义§3.1引言第3章传输线理论2.长线与短线的特性差异短线中电压波动现象可忽略，而长线中电压波动现象明显。其次，短线只需考虑集中参数，而长线必须考虑分布参数。2.长线与短线的特性差异§3.2-3传输线中电压和电流的波动方程i(z,t)=I(z)e

jωtu(z,t)=U(z)e

jωt+-Z任取一小段传输线Δz，研究电压和电流的波动性。§3.2-3传输线中电压和电流的波动方程i(z,zz+Δzu(z,t)u(z+Δz,t)R0ΔzC0Δz

G0Δz

L0Δzi(z,t)i(z+Δz,t

)零电势Δz→0

在传输线中存在分布式电感、电容、电阻、并联电导。小段传输线Δz的等效电路如下：zz+Δzu(z,t)u(z+Δz,t)Δz→0，并将下列表达式代入电压电流方程，i(z,t)=I(z)ejωt，u(z,t)=U(z)ejωt

，则其中——称为传输线方程Δz→0，并将下列表达式代入电压电流方程，i(z,电压波动函数电流波动函数特性阻抗电压波动函数电流波动函数特性阻抗若为理想无耗传输线，R0=0，G0=0。则特性阻抗特性阻抗为纯电阻若为理想无耗传输线，R0=0，G0=0。则特性阻一般情况下，γ=α+jβ。(α称为衰减常数)若高频损耗很小，即：一般情况下，γ=α+jβ。(α称为衰减常数)若高频损耗无失真线的条件若传输线的损耗较大，β一般不再是频率的线性函数，因而相速vp将随频率变化。即传输过程中将出现色散，结果会导致传输信号失真。那么，就不会出现色散。——无失真线但如果有损传输线的损耗参量和电抗参量能满足以下关系：无失真线的条件那么，就不会出现色散。——无失真线作业：P1183.2作业：P1183.2§3.4理想传输线中传输波的特性参量i(z,t)=I(z)ejωtu(z,t)=U(z)ejωt+-ZZ0，β0-lZL

由于电流波和电压波到达终端负载时，都将发生反射，所以在传输线（Z<0）中既有入射波又有反射波，总电压和总电流的波动函数为：§3.4理想传输线中传输波的特性参量i(z,t)

假设流过负载的电流为I(0)，负载处的电压为V(0)，负载阻抗为ZL，那么：定义：反射波电压与入射波电压之比称为电压反射系数，简称为反射系数，记为：Γ

。一.反射系数假设流过负载的电流为I(0)，负载处的电压二.输入阻抗ZI(-l)U(-l)+-Z0，β0-

lZL

在输入端口Z=-l

处，电压与输入电流之比称输入阻抗，记为Zin。二.输入阻抗ZI(-l)U(-l)+-Z三.传输功率1.传输线中电磁波沿Z正向的传输功率三.传输功率1.传输线中电磁波沿Z正向的传输功率2.从信号源传输至负载的功率+-ZZ0，β0-lZL～UgUinZin(-l)Zg从信号源传输至负载的功率为：2.从信号源传输至负载的功率+-ZZ0，β0-lZ在一般情况下，信号源内阻和输入阻抗均为复数，假设：1）若负载与传输线匹配(ZL=Z0)2）信号源传输至负载的最大功率（信号源的资用功率）——称为共轭匹配在一般情况下，信号源内阻和输入阻抗均为复数四.驻波比

当传输线中同时存在入射波和反射波时，入射波与反射波互相叠加，使得沿Z方向传输的电压波振幅呈现空间周期性变化。最大振幅最小振幅——称为波腹——称为波节定义：最大电压振幅与最小电压振幅之比称为驻波比。驻波比通常记为ρ或SWR。四.驻波比最大振幅最小振幅——称为波腹——称为波节定义：在一般情况下，传输线中电压波或电流波既不是纯驻波，也不是纯行波。

——称为行驻波状态

传输线中驻波比的数值范围为1≤ρ≤+∞。ρ=1时，反射系数等于0，传输线中的电流和电压波为纯行波；ρ=+∞时，反射系数等于1，入射波在终端处全反射，所以在传输线中形成了纯驻波。

电压波振幅最大处称为波腹，波腹处反射系数的相位为2π的整数倍；电压波振幅最小处称为波节，波节处反射系数的相位为π的奇数倍。波腹与相邻波节之间的距离为：其相位？在一般情况下，传输线中电压波或电流波既不是纯驻波，也传输线中电压波和电流波的行驻波状态示意图之一传输线中电压波和电流波的行驻波状态示意图之一传输线中电压波和电流波的行驻波状态示意图之二理想传输线终端接纯电阻负载传输线中电压波和电流波的行驻波状态示意图之二理想传输线终端接微波技术原理第3章传输线理论(第15节)课件五.利用测量线测量终端负载阻抗的方法P36图片五.利用测量线测量终端负载阻抗的方法P36图片在测量线上寻找电压节点，并测出最邻近节点与终端的距离lmin

。节点处反射系数的相位为π，所以θ=？在测量线上寻找电压节点，并测出最邻近节点与终例题测量线的特性阻抗50Ω，按以下步骤测量ZL。1)当终端接短路器时，测出相邻三个节点的坐标为：z=0.2cm,2.2cm,4.2cm。2)当终端连接ZL

时，测量传输线中驻波比得ρ=1.5，再测出三个相邻波节位置z=0.72,2.72,4.72(cm)。当终端把短路器替换为ZL以后，波节位置向终端负载方向移动：0.2cm→0.72cm，2.2→2.72等。例题测量线的特性阻抗50Ω，按以下步骤测量ZL。作业：P1193.8,3.9作业：P1193.8,3.91.终端短路（ZL