《微波技术与天线》第二章 传输线理论part2.ppt

2020 1 24 1 传输线的基本特性 基本特性传输特性阻抗特性反射特性功率特性 2020 1 24 2 传输线的基本特性 传输特性 传输特性传播常数 描写传输线上导行波沿导波系统传播过程中衰减和相移的参数 衰减常数 单位长度上行波振幅的变化 单位为dB m相移常数 单位长度上行波相位的变化 单位为rad m无耗传输线 低耗传输线 2020 1 24 3 传输线的基本特性 传输特性 相速度 电压 电流入射波 或反射波 等相位面沿传输方向的传播速度平行双线和同轴线 无耗 低耗传输线 与 成线性关系 vp与 无关有耗传输线 与 成非线性关系 vp与 有关 非色散波 色散波 2020 1 24 4 色散特性 无色散波 色散波 2020 1 24 5 传输线的基本特性 传输特性 相波长指同一个时刻传输线上电磁波的相位相差2 的距离 2020 1 24 6 传输线的基本特性 阻抗特性 特性阻抗Z0传输线上行波电压与行波电流之比 均匀无耗传输线双线 250 700 同轴线 50 75 特点 由传输线自身分布参数决定 与工作频率有关 与负载及信源无关 无色散 2020 1 24 7 传输线的基本特性 阻抗特性 一同轴电缆特性阻抗为50 已知其外导体内半径为10mm 内外导体间填充聚四氟乙烯 r 2 06 试确定该同轴电缆的内导体半径 解 根据解得a 3mm 例2 2 2020 1 24 8 传输线的基本特性 阻抗特性 一条100m长的无耗传输线 其总电感和总电容分别为27 72 和18nF 试求 1 工作频率为100kHz时的传播速度与相位常数 2 该传输线的特性阻抗 解 1 传输线单位长度的电感和电容为波的传播速度为 例2 3 2020 1 24 9 传输线的基本特性 阻抗特性 相位常数为 2 传输线的特性阻抗为 2020 1 24 10 均匀无耗传输线的基本特性 阻抗特性 输入阻抗Zin传输线上任意一点的输入阻抗定义为该点总电压U与总电流I之比 结论 1 传输线输入阻抗与观察点位置 传输线特性阻抗 终端负载 工作频率有关 2 传输线输入阻抗一般为复数 不易直接测量 3 具有 4的阻抗变换性以及 2的重复性 无耗 2020 1 24 11 传输线的基本特性 阻抗特性 一条特性阻抗为50 长度为0 1875m的无耗均匀传输线 其工作频率为200MHz 终端接有负载ZL 40 j30 试求其输入阻抗 解 由f 200MHz得 vp 2 f c 4 3将ZL 40 j30 Z0 50 z l 0 1875 代入 例2 4 2020 1 24 12 均匀无耗传输线的基本特性 阻抗特性 特殊点 4阻抗变换性 2020 1 24 13 均匀无耗传输线的基本特性 阻抗特性 传输线终端短路 ZL 0 时 Zin 4 为 开路 传输线终端开路 ZL 时 Zin 4 为0 短路 2020 1 24 14 均匀无耗传输线的基本特性 阻抗特性 ZL为感性 ZL jXL 时 Zin 4 为容性 ZL为容性 ZL jXL 时 Zin 4 为感性 2020 1 24 15 均匀无耗传输线的基本特性 阻抗特性 特殊点 2阻抗重复性距终端 2处 Zin 2 ZL 2020 1 24 16 传输线的基本特性 阻抗特性 特性阻抗为50 终端接纯电阻ZL 25 试验证其阻抗变换性 解 例2 5 2020 1 24 17 均匀无耗传输线的基本特性 反射特性 反射特性电压反射系数任意一点z处的反射波电压与入射波电压之比 电流反射系数任意一点z处的反射波电流与入射波电流之比 反射系数描述反射波大小和相位的量 2020 1 24 18 均匀无耗传输线的基本特性 反射特性 终端反射系数 负载反射系数 任意一点反射系数与终端反射系数的关系无耗传输线 结论 1 均匀无耗传输线上 任意一点反射系数模值大小相等 相位沿线呈周期变化 2 具有 2的重复性 2020 1 24 19 均匀无耗传输线的基本特性 反射特性 反射系数与输入阻抗的关系0 z 1 z 0 无反射 ZL Z0 z 1 全反射 ZL 0 z 1ZL z 1ZL jX z 1 结论 输入阻抗与反射系数一一对应 因此输入阻抗Zin z 可通过反射系数 z 的测量来确定 2020 1 24 20 均匀无耗传输线的基本特性 反射特性 驻波系数与行波系数反射波的大小除了用电压反射系数来描写外 还可用驻波系数 VSWR 或行波系数K来表示 驻波系数 沿线合成电压 或电流 的最大值和最小值之比 同相 最大值 反相 最小值 2020 1 24 21 均匀无耗传输线的基本特性 反射特性 驻波系数 行波系数K沿线电压 或电流 的最小值与最大值之比 0 1 K 1 匹配 无反射 1 K 0 全反射 2020 1 24 22 传输线的基本特性 反射特性 特性阻抗为75 的均匀无耗传输线 终端接有负载ZL RL jXL 欲使线上电压驻波比为3 负载应满足的条件 解 例2 6 故负载的实部和虚部应在圆心 125 0 半径为100的圆上 上半圆对应负载为感抗 下半圆对应负载为容抗 2020 1 24 23 传输线的基本特性 功率特性 传输功率均匀传输线上任意点处的电压 电流 2020 1 24 24 传输线的基本特性 功率特性 传输功率传输线上任一点通过功率的时间平均值 入射波功率 反射波功率 2020 1 24 25 传输线的基本特性 功率特性 传输功率始端输入功率 负载吸收功率 传输线的传输效率 传输效率取决于传输线的损耗和终端匹配情况 2020 1 24 26 传输线的基本特性 功率特性 功率单位 2020 1 24 27 传输线的基本特性 功率特性 功率容量在不发生击穿情况下传输线允许传输的最大功率 2020 1 24 28 传输线的基本特性 功率特性 损耗传输线的损耗可分为回波损耗和插入损耗回波损耗定义为入射波功率与反射波功率之比 匹配负载 L 0 Lr 无反射波功率 负载吸收百分之百的入射功率 全反射负载 L 1 Lr 0 全部入射波功率被反射掉 负载未吸收入射功率 2020 1 24 29 传输线的基本特性 功率特性 插入损