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1、微波技术与天线第一章 均匀传输线理论之阻抗与状态参量 1.2 传输线的阻抗与状态参量传输线的阻抗与状态参量本节要点：本节要点：输入阻抗输入阻抗状态参量状态参量阻抗与状态参量的关系阻抗与状态参量的关系 n传传输输线线上上任任意意一一点点电电压压与与电电流流之之比比称称为为阻阻抗抗，它它与与导导波系统的状态特性密不可分。波系统的状态特性密不可分。n微微波波阻阻抗抗是是不不能能直直接接测测量量的的，只只能能借借助助于于状状态态参参量量的的测量而获得。测量而获得。微波技术与天线第一章 均匀传输线理论之阻抗与状态参量 1.输入阻抗输入阻抗(input impedance)n输入阻抗输入阻抗 传输线上任意
2、一点处的电压和电流之比值传输线上任意一点处的电压和电流之比值n均匀无耗传输线的输入阻抗均匀无耗传输线的输入阻抗为为 n结论结论n均匀无耗传输线上任意一点的输入阻抗与观察点的位置、均匀无耗传输线上任意一点的输入阻抗与观察点的位置、传输线的特性阻抗、终端负载阻抗及工作频率有关，且一传输线的特性阻抗、终端负载阻抗及工作频率有关，且一般为复数，故不宜直接测量。般为复数，故不宜直接测量。n由于由于tan(z+/2)=tan(z)，所以所以Zin(z+/2)=Zin(z)，即即传输线上的阻抗具有传输线上的阻抗具有/2的周期性的周期性。微波技术与天线第一章 均匀传输线理论之阻抗与状态参量 例例1-1 一根特
3、性阻抗为一根特性阻抗为50、长度为、长度为0.1875m的无耗均匀的无耗均匀线，其工作频率为线，其工作频率为200MHz，终端接有负载终端接有负载Zl=40+j30 ，试求其输入阻抗。试求其输入阻抗。n解：工作频率解：工作频率f=200MHz，故相移常数故相移常数=2 f/c=4/3,由于由于 Zl=40+j30 、Z0=50 、z=l=0.1875m，因而得输入阻抗因而得输入阻抗结论：结论：若终端负载为复数，传输线上任意点处输入阻抗一般若终端负载为复数，传输线上任意点处输入阻抗一般也为复数，但若传输线的长度合适，则其输入阻抗可变换为也为复数，但若传输线的长度合适，则其输入阻抗可变换为实数，这
4、也称为实数，这也称为传输线的阻抗变换特性传输线的阻抗变换特性。微波技术与天线第一章 均匀传输线理论之阻抗与状态参量 2.反射系数反射系数(reflection coefficient)n对无耗传输线对无耗传输线 ，终端负载为终端负载为Zl，则则 n对对均均匀匀无无耗耗传传输输线线来来说说，任任意意点点反反射射系系数数大大小小相相等等，沿沿线线只只有有相相位位按周期变化，其周期为按周期变化，其周期为 ，即反射系数具有，即反射系数具有 重复性。重复性。n反射系数反射系数 传输线上任意一点处的反射波电压（或电流）传输线上任意一点处的反射波电压（或电流）与入射波电压（或电流）之比，即与入射波电压（或电
5、流）之比，即式中式中称为称为终端反射系数终端反射系数微波技术与天线第一章 均匀传输线理论之阻抗与状态参量 n当当z=0时时(0)=l，则终端反射系数则终端反射系数3.输入阻抗与反射系数的关系输入阻抗与反射系数的关系n传输线上电压、电流又可以表示为传输线上电压、电流又可以表示为n于是有于是有上式也可写成上式也可写成输入阻抗与输入阻抗与反射系数反射系数有一一对应有一一对应的关系！的关系！微波技术与天线第一章 均匀传输线理论之阻抗与状态参量 讨论讨论n当当 时，时，n当终端开路当终端开路 或短路或短路 或接纯电抗负载时，终或接纯电抗负载时，终端反射系数端反射系数n它它表明传输线上没有反射波，只存在由
6、电源向负载方向传播的行波表明传输线上没有反射波，只存在由电源向负载方向传播的行波 n此时表明入射到终端的电磁波全部被反射回去此时表明入射到终端的电磁波全部被反射回去。n而当终端负载为任意复数时，一部分入射波被负载吸收，而当终端负载为任意复数时，一部分入射波被负载吸收，一部分被反射回去。一部分被反射回去。n当传输线特性阻抗一定时，输入阻抗与反射系数有一一对应的关系，当传输线特性阻抗一定时，输入阻抗与反射系数有一一对应的关系，因此，输入阻抗可通过反射系数的测量来确定。因此，输入阻抗可通过反射系数的测量来确定。微波技术与天线第一章 均匀传输线理论之阻抗与状态参量 4.驻波比（驻波比（standing
7、 wave ratio(VSWR)）n电压驻波比电压驻波比传输线上电压最大值与电压传输线上电压最大值与电压最小值之比最小值之比n电压驻波比电压驻波比为为n反射系数用驻波比来表示为反射系数用驻波比来表示为n驻波比的倒数称为行波系数驻波比的倒数称为行波系数(1 )微波技术与天线第一章 均匀传输线理论之阻抗与状态参量 例例1-2 一根一根75 均匀无耗传输线，终端接有负载均匀无耗传输线，终端接有负载Zl=Rl+jXl，欲使线上电压驻波比为欲使线上电压驻波比为3，则负载的实部，则负载的实部Rl和虚部和虚部Xl应满应满足什么关系？足什么关系？n解：由驻波比解：由驻波比=3，可得终端反射系数的模值应为：，可得终端反射系数的模值应为：即即负负载载的的实实部部和和虚虚部部应应在在圆圆心心在在(125，0)，半半径径为为100的的圆圆上上，上上半半圆对应负载为感抗，而下半圆对应负载为容抗。圆对应负载为感抗，而下半圆对应负载为容抗。XlRl根据反射系数与负载阻抗的关系根据反射系数与负载阻抗的关系整理得负载的实部和虚部应满足关系式为整理得负载的实部和虚部应满足关系式为 感抗容抗容抗