《射频电路理论与技术-Lectrue-1(微带线性质及工作状态)ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《射频电路理论与技术-Lectrue-1(微带线性质及工作状态)ppt课件.ppt（32页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、南京理工大学南京理工大学通信工程系 2022-8-12射频电路理论与技术射频电路理论与技术南京理工大学南京理工大学通信工程系 2022-8-12回 顾无耗传输线无耗传输线tuCzitiLzu11221122221122tiCLzituCLzu南京理工大学南京理工大学通信工程系 2022-8-1200222222IdzIdUdzUd11011/CLZCLU zU lzjZ I lzI zjU lZzI lz( )( )cos( )sin( )( )sin( )cos00对时谐情况，采用复数形式对时谐情况，采用复数形式其中其中传输线任意处的电压、电流（终端边界条件）传输线任意处的电压、电流（终端边
2、界条件）tantan) (000zjZZzjZZZzZllin南京理工大学南京理工大学通信工程系 2022-8-12一般情况下的传输线方程一般传输线方程一般传输线方程tuCuGzitiLiRzu1111UCjGdzdIILjRdzdU)()(1111ICjGLjRdzIdUCjGLjRdzUd)()(111122111122IdzIdUdzUd222222南京理工大学南京理工大学通信工程系 2022-8-12)(1111CjGLjRj所以所以2/12122121221112112/1212212122111211)(21)(21CGLRCLGRCGLRCLGR（传播常数）（传播常数）其中其中
3、是衰减系数，是衰减系数， 是相位常数。当是相位常数。当 =0=0时，时， = =j j 。 南京理工大学南京理工大学通信工程系 2022-8-12衰减系数衰减系数 的单位有两个，的单位有两个，Np/m和和dB/m，二者的换算关系为：，二者的换算关系为：1Np=8.686dB 传输线中的损耗一般有两种：导体损耗传输线中的损耗一般有两种：导体损耗 d 和介质损耗和介质损耗 c导体损耗导体损耗 d 是由单位长度分布电阻决定的导体衰减常数；是由单位长度分布电阻决定的导体衰减常数；介质损耗介质损耗 c 是由单位长度漏电导决定的介质衰减常数。是由单位长度漏电导决定的介质衰减常数。还有另外一种损耗：辐射损耗
4、（存在于开放式的传输线中）还有另外一种损耗：辐射损耗（存在于开放式的传输线中）上述两种主要的损耗在不同传输线中所占比重不同。如在上述两种主要的损耗在不同传输线中所占比重不同。如在金属波导中，主要是导体损耗。金属波导中，主要是导体损耗。 南京理工大学南京理工大学通信工程系 2022-8-12传输线方程的通解传输线方程的通解UdzUd222根据根据zzeAeAzU21)(可得可得ILjRdzdU)(11代入代入)(1)(210zzeAeAZzI可得可得因此，传输线方程的通解为因此，传输线方程的通解为其中其中11110CjGLjRZzzeAeAzU21)()(1)(210zzeAeAZzI南京理工大
5、学南京理工大学通信工程系 2022-8-12终端边界条件1. 给定终端边界条件给定终端边界条件Ul，IlllleAeAU21)(1210llleAeAZI lllllleIZUAeIZUA220201代入通解，就得到给定终端边界条件下的解代入通解，就得到给定终端边界条件下的解)(0)(022)(lzlllzlleIZUeIZUzU)(0)(00221)(lzlllzlleIZUeIZUZzI南京理工大学南京理工大学通信工程系 2022-8-12取取z坐标系，即坐标系，即z = l - z0022) (zllzlleIZUeIZUzU000221) (zllzlleIZUeIZUZzI练习：请推
6、导始端边界条件（已知练习：请推导始端边界条件（已知Us，Is ）下的解。）下的解。zsszsseIZUeIZUzU22)(00zsszsseIZUeIZUZzI221)(000南京理工大学南京理工大学通信工程系 2022-8-12反射系数取取z坐标系，重写终端边界条件下的解：坐标系，重写终端边界条件下的解：0022) (zllzlleIZUeIZUzU前向波或前向波或入射波入射波反射波反射波反射系数：反射系数：传输线上某点的传输线上某点的反射波电压与入射波电压之比，反射波电压与入射波电压之比，即即200200) (zllzlllleZZZZeIZUIZUz其中其中lllIUZ 南京理工大学南京
7、理工大学通信工程系 2022-8-12终端反射系数：终端反射系数：00ZZZZlll无耗传输线上某点的反射系数无耗传输线上某点的反射系数2200) (zjlzjlleeZZZZz下面以无耗传输线为例，讨论反射系数的性质下面以无耗传输线为例，讨论反射系数的性质有耗传输线上某有耗传输线上某点的反射系数与点的反射系数与终端反射系数的终端反射系数的关系？关系？南京理工大学南京理工大学通信工程系 2022-8-12反射系数的性质|) (lz2) (zjlez反射系数：反射系数：1. 反射系数的模是反射系数的模是无耗无耗传输线系统的不变量传输线系统的不变量2. 反射系数呈周期性反射系数呈周期性) ()2/
8、(zmzg3. 入射波电压与入射波电流之比始终是不变量入射波电压与入射波电流之比始终是不变量 Z0 ，反射波电压，反射波电压与反射波电流之比又是不变量与反射波电流之比又是不变量 -Z000) (/ ) () (/ ) (ZzIzUZzIzU二分之一波二分之一波长的重复性长的重复性南京理工大学南京理工大学通信工程系 2022-8-12输入阻抗传输线上任一点的电压和电流的比值定义为传输线上任一点的电压和电流的比值定义为该点朝负载端该点朝负载端看看去的输入阻抗去的输入阻抗0022) (zllzlleIZUeIZUzU000221) (zllzlleIZUeIZUZzI) sinh() cosh()
9、(0zIZzUzUll) cosh() sinh(1) (00zIZzUZzIll) tanh() tanh() cosh() sinh() sinh() cosh() (000000zZZzZZZzIZzUzIZzUZzZllllllin南京理工大学南京理工大学通信工程系 2022-8-12) tan() tan() (000zjZZzjZZZzZllin无耗传输线上任一点的输入阻抗无耗传输线上任一点的输入阻抗输入阻抗的性质输入阻抗的性质1.1.负载阻抗负载阻抗 Zl 通过传输线段通过传输线段 z 变换成变换成 Zin( (z) )，因此传输线有阻抗有变，因此传输线有阻抗有变换器换器(Tra
10、nsformer)(Transformer)的作用。的作用。 2. 2.阻抗有周期特性，阻抗有周期特性， 周期是周期是tan z) ()2/(zZmzZingin南京理工大学南京理工大学通信工程系 2022-8-12反射系数与输入阻抗的关系llllllZZZZZZ11 0001. 负载端负载端) (1) (1) ( ) () () (000zzZzZZzZZzZzininin2. 传输线上其它任意处传输线上其它任意处南京理工大学南京理工大学通信工程系 2022-8-12小 结特性阻抗特性阻抗传播常数（衰减系数、相位常数）传播常数（衰减系数、相位常数）反射系数反射系数输入阻抗输入阻抗南京理工大学
11、南京理工大学通信工程系 2022-8-12传输线工作状态1. 行波状态行波状态如果负载如果负载 或无限长传输线，这时或无限长传输线，这时0ZZl无反射波，我们称之为无反射波，我们称之为行波行波状态或匹配状态或匹配(Matching)(Matching)。000ZZZZlll根据源条件根据源条件zzsszsseUeIZUeIZUzU00022)(zzsszsseIeIZUeIZUZzI0000221)(zjeUzU0)(zjeIzI0)(无耗无耗南京理工大学南京理工大学通信工程系 2022-8-12zjeUzU0)(zjeIzI0)()cos(|),(00ztUtzu)cos(|),(00ztI
12、tzi瞬时值表示瞬时值表示任意点处的输入阻抗任意点处的输入阻抗0)(ZzZin)(Re),()(Re),(tjtjezItziezUtzu南京理工大学南京理工大学通信工程系 2022-8-12 行波状态行波状态 , , , , 0t4/t2/t南京理工大学南京理工大学通信工程系 2022-8-12lljXZ 1. 驻波状态驻波状态我们把我们把反射系数模等于反射系数模等于1 1的全反射情况称为驻波状态。的全反射情况称为驻波状态。传输线全反射的条件是负载接纯电抗，即传输线全反射的条件是负载接纯电抗，即【证明证明】根据根据00 ZZZZjXRZllllll和1)()(|2202202lllllXZR
13、XZR以及以及我们有我们有220022200222llllllXZZRRXZZRR所以所以040ZRl于是得到于是得到llljXR Z 0 或南京理工大学南京理工大学通信工程系 2022-8-12两个特例1. 短路状态，即短路状态，即 Zl =0，= -1lllllUUUU，此条件说明1/sin222) (00zUjeUeUeIZUeIZUzUlzjlzjlzjllzjllcos2221) (000zIeIeIeIZUeIZUZzIlzjlzjlzjllzjlltan2) (0zZjzZin南京理工大学南京理工大学通信工程系 2022-8-12电压、电流呈驻波分布电压、电流呈驻波分布2/ gm
14、zmz4/) 12( 2/) 12(gmzmz|2| ) (| 0| ) (| lIzIzU电流波腹点电压波节点0| ) (| |2| ) (| zIUzUl电流波节点电压波腹点南京理工大学南京理工大学通信工程系 2022-8-122.01.81.61.41.21.00.80.60.40.20.0-3-2-10123 z/ u i Z南京理工大学南京理工大学通信工程系 2022-8-122. 开路状态，即开路状态，即 Zl =，= 1lllllUUUU，此条件说明1/cos222) (00zUeUeUeIZUeIZUzUlzjlzjlzjllzjllsin2221) (000zIjeIeIeI
15、ZUeIZUZzIlzjlzjlzjllzjllcot2) (0zZjzZin南京理工大学南京理工大学通信工程系 2022-8-12电压、电流呈驻波分布电压、电流呈驻波分布2/ gmzmz4/) 12( 2/) 12(gmzmz|2| ) (| 0| ) (| lIzIzU电流波腹点电压波节点0| ) (| |2| ) (| zIUzUl电流波节点电压波腹点南京理工大学南京理工大学通信工程系 2022-8-122.01.81.61.41.21.00.80.60.40.20.0-3.0-2.5-2.0-1.5-1.0-0.50.00.51.01.52.02.53.0 z/ u i Z南京理工大学
16、南京理工大学通信工程系 2022-8-12驻波状态小结 沿线电压、电流沿线电压、电流振幅振幅是位置的函数，具有波腹点是位置的函数，具有波腹点( (其值其值是入射波时的是入射波时的2 2倍倍) )和波节点和波节点( (其值恒为零其值恒为零) )。 沿线各点电压、电流在空间和时间上均相差沿线各点电压、电流在空间和时间上均相差 /2/2，因此，因此对无耗而言，当它处于驻波状态时，既无能量损耗也对无耗而言，当它处于驻波状态时，既无能量损耗也无能量传播，只进行无能量传播，只进行电磁能的相互转换电磁能的相互转换，波在原地做，波在原地做振荡。振荡。 相邻两波腹相邻两波腹( (或波节或波节) )点的间距为点的
17、间距为 /2/2，波腹至波节点的，波腹至波节点的间距为间距为 /4/4。相邻二节点间沿线各点的电压。相邻二节点间沿线各点的电压( (或电流或电流) )同同相，波节点两边的电压相，波节点两边的电压( (或电流或电流) )则反相。腹、节点处则反相。腹、节点处电压和电流同相。电压和电流同相。 阻抗呈纯电抗性，且随频率和长度而变化。当频率一阻抗呈纯电抗性，且随频率和长度而变化。当频率一定时阻抗随长度而变，或相当于电感或相当于电容，定时阻抗随长度而变，或相当于电感或相当于电容，或具有谐振或具有谐振( (串、并联电路串、并联电路) )性质。性质。南京理工大学南京理工大学通信工程系 2022-8-12短、开
18、路状态比较短路状态短路状态开路状态开路状态sin2) (zUjzUlcos2) (zIzIlcos2) (zUzUlsin2) (zIjzIlcos2cos2)(zUzUjzUllsin2sin2)(zIjzIzIll4/gzz作变换，作变换，即可由开路线转化成即可由开路线转化成短路线。短路线。 llUjUgzz4/，南京理工大学南京理工大学通信工程系 2022-8-12短路状态短路状态开路状态开路状态tan) (0zjZzZincot) (0zjZzZin4/gzzcot)(0zjZzZin不少教材疏忽了不少教材疏忽了 的条件，严格地说，长度的条件，严格地说，长度( )( )移移动条件只对动
19、条件只对 和阻抗有效，相位是不等价的。和阻抗有效，相位是不等价的。 llUjUz|lU南京理工大学南京理工大学通信工程系 2022-8-12例题讲解例题例题1. 一段长为一段长为g/4，特性阻抗为，特性阻抗为Z0的无耗传输线，一端接负的无耗传输线，一端接负载载Zl，试计算另一端的输入阻抗。，试计算另一端的输入阻抗。g/4Z0ZlZinlinZZZ/20阻抗变换器阻抗变换器南京理工大学南京理工大学通信工程系 2022-8-12g/4Z0ZlZing/4Z0g/4例题例题2. 试计算如图所示的无耗传输线的输入阻抗。试计算如图所示的无耗传输线的输入阻抗。inZ南京理工大学南京理工大学通信工程系 2022-8-12例题例题3. 试计算如图所示的无耗传输线的输入阻抗。试计算如图所示的无耗传输线的输入阻抗。Z0Zing/4Z0g/4g/2Z0