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1、微波与天线微波与天线1 传输线理论传输线理论1.1 长线理论长线理论1.1.4 1.1.4 均匀无耗均匀无耗均匀无耗均匀无耗传输线传输线传输线传输线的工作状的工作状的工作状的工作状态态态态l行波状态行波状态:匹配负载，无反射无反射l驻波状态驻波状态:短路、开路或纯电抗，全反射全反射 l行驻波状态行驻波状态：不匹配负载,部分反射部分反射反射系数模行波系数 传输线上反射波反射波的大小，可用反射系数的模、驻波比和行波系数三个参量来描述。驻波比长线终端接不同长线终端接不同负载时，电压、负载时，电压、电流波沿线的分电流波沿线的分布状态。布状态。根据终端负载的情况，传输线有三种工作状态：常用反射损耗（常用
2、反射损耗（RL）&电压驻波电压驻波比比（VSWR）对）对照表照表10请填入？空格之正确数值好指标好指标较好较好最低最低?10log(Transmissionpower%/100)全驻波状态全驻波状态全驻波状态全驻波状态2 行驻波状态行驻波状态行驻波状态行驻波状态3 3 行波状态行波状态行波状态行波状态3 11.1.4 1.1.4 均匀无耗均匀无耗均匀无耗均匀无耗传输线传输线传输线传输线的工作状的工作状的工作状的工作状态态态态行波工作状行波工作状态态l信号源传向负载的能量被负载完全吸收而无反射，此时称传输线工作于行波状态。l传输线与负载处于匹配状态。l条件：传输线无限长，或终端接有等于线的特性阻
3、抗的负载 传输线传输线无限无限长长负载处负载处无反射无反射负载处负载处无反射无反射时时：负载负载阻抗等于阻抗等于传输线传输线的特性阻抗的特性阻抗行波工作状行波工作状态态-证证明明ZL=Z0可得行波状态下的分布规律：(1)线上电压和电流的振幅恒定不变(2)电压行波与电流行波同同相相，它们的相位是位置z和时间t的函数(3)线上的输入阻抗处处相等，且均等于特性阻抗行波工作状行波工作状态态纯驻纯驻波工作状波工作状态态l负载不吸收有功功率，入射波的功率在终端产生全反射，线上的入射波与反射波相叠加，形成了纯驻波状态。l传输线终端条件:短路 开路 接有纯电抗性(电感性或电容性)负载证明由于Z0为实数则ZL=
4、0、或jx时右式成立负载处全反射纯驻纯驻波工作状波工作状态态（1）终端短路eRsZL=0纯驻纯驻波工作状波工作状态态纯驻纯驻波工作状波工作状态态终终终终端短路端短路端短路端短路UiUi（1-17a）lZL=0lUL=0造成电压电造成电压电流之间存在流之间存在/2相位差相位差0在终端（在终端（Z=0）：纯驻纯驻波工作状波工作状态态终终终终端短路端短路端短路端短路抗抗电电纯纯传输传输特点特点（1）沿）沿线线各各处处的的电压电压、电电流不流不再向再向负载传输负载传输，而是在原地随，而是在原地随时间时间作作简谐变简谐变化，且化，且线线上任一上任一处处的的电压电压和和电电流在流在时间时间上都有上都有/2
5、的相位差。的相位差。（2）电压电压、电电流的分布曲流的分布曲线线随随时间时间作上下振作上下振动动，沿，沿轴轴没有波没有波的的传输传输，因此也就没有能量的，因此也就没有能量的传输传输。驻驻波的波的这这种特性是两个向种特性是两个向相反方向相反方向传传播、振幅相等的行播、振幅相等的行波相互干涉的波相互干涉的结结果。果。纯驻纯驻波工作状波工作状态态终终终终端短路端短路端短路端短路)cos(),(11jbw+-=zttzuiU行波形式（3）电压电压波波节节 在在z=0,/2,2(/2),3(/2),时电压时电压恒恒为为0（串（串联谐联谐振）；振）；电压电压波腹波腹 在在z=/4,3 /4,5 /4,时电
6、压时电压恒恒为为最最大（并大（并联谐联谐振）振）0 z/4时时，感抗感抗 /4 z /2时时，容抗，容抗 /2为为一周期一周期eRsZL=0纯驻纯驻波工作状波工作状态态终终终终端短路端短路端短路端短路终终终终端端端端开开开开路路路路纯驻纯驻波工作状波工作状态态终终终终端开路端开路端开路端开路lZL=,L=1l将ZL=,I2=0代入可得终端开路时沿线电压、电流分布的表达式为上面两式相比,可得沿线阻抗分布的表达式终终终终端端端端开开开开路路路路纯驻纯驻波工作状波工作状态态终终终终端开路端开路端开路端开路 终端为电压波腹点、电流波节点终端为电压波腹点、电流波节点,阻抗为无穷大。阻抗为无穷大。只要将终
7、端短路的传输线从终端开始去掉只要将终端短路的传输线从终端开始去掉/4线长线长,余下线上余下线上的分布即为终端开路线上沿线电压、电流及阻抗分布。的分布即为终端开路线上沿线电压、电流及阻抗分布。启发启发:终端短路终端短路(或终端开路或终端开路)线自终端起去掉小于线自终端起去掉小于/4线长线长,即即可得到终接纯感抗可得到终接纯感抗(或纯容抗或纯容抗)负载时的沿线电压、电流及阻负载时的沿线电压、电流及阻抗分布。抗分布。纯电纯电纯电纯电感感感感负载负载负载负载l长度为L0的短路线代替纯驻纯驻波工作状波工作状态态终终终终端端端端电电电电抗抗抗抗l长度为l0的开路线代替纯电纯电纯电纯电容容容容负载负载负载负
8、载纯驻纯驻波工作状波工作状态态终终终终端端端端电电电电抗抗抗抗纯驻波特点l 驻波波腹值为入射波的两倍，波节值等于零。短路驻波波腹值为入射波的两倍，波节值等于零。短路线终端为电压波节、电流波腹；开路线终端为电压波线终端为电压波节、电流波腹；开路线终端为电压波腹、电流波节；接纯电抗负载时，终端既非波腹也非腹、电流波节；接纯电抗负载时，终端既非波腹也非波节。波节。P22l沿线上各点电压和电流彼此在时间上有900相位差它表示纯驻波时功率是纯无功的,没有能量损耗 l电压和电流彼此在空间的Z方向上也有900相位差。(四分之一波长)它表示纯驻波时功率是纯无功的,没有能量传输 l负载为短路（或开路）时，如果频
9、率一定，随线的长度其电流的变化，可为电感值，电容值或谐振性质（串联谐振或并联谐振）传输功率传输功率传输线主要用来传输功率。无耗传输线上任意点z处的电压、电流为因此传输功率为对于无耗线Z0为实数,而上式中括号内第三与第四项之差为虚数,因此上式变为式中Pr(z)和Pi(z)分别表示通过z点处的反射波功率和入射波功率,两者之比|(z)|2为功率反射系数。上式表明,无耗传输线上通过任意点的传输功率等于该点的入射波功率与反射波功率之差。由于是无耗线,因此通过线上任意点的传输功率都是相同的,即传输线始端的输入功率等于终端负载吸收功率,也等于电压波腹点或电压波节点处的传输功率。传输功率传输功率行行驻驻波工作状波工作状态态l负载吸吸收收入射波的一一部部分分功功率率，其其余余部分反反射射回去，这就是行行驻驻波状波状态态介于行波与纯驻波之间的中间状态，凡不属于行波和纯驻波的都是行驻波状态与驻波状态相应的负载阻抗既不等于特性阻抗，也不是短路、开路或纯电抗l终端产生部分反射，线上形成行驻波行行驻驻波工作状波工作状态态