《电磁场与微波技术教学课件》1.3均匀无耗传输线的特性参量

1、1.3 均匀无耗传输线的特性参量 1.3.1 电压、电流的瞬时值,复振幅A、B，可以表示为绝对值和其相位因子的乘积：,电压、电流瞬时值形式为 ：,结论：,传输线上任意一点的电压和电流是正向和反向 传播的电磁波的叠加;,1.3.2 相速和波长,相速就是等相面移动的速度 ：,正向行波（+z)：,反向行波（-z）,两边对时间t和位置z求导：,即,- 表示反向行波，一般：,波长：,1.3 均匀无耗传输线的特性参量,(1-48),(1-49),已知双导线传输线的电容、电感在表1-1中：,代入：,得：,这是电磁波在无界媒质、中传输TEM波时的相速。,举例,1.3 均匀无耗传输线的特性参量,定义：传输线上任

2、意位置电压的复振幅U(z)与电流的复 振幅I(z)之比，也就是从该位置朝负载方向看去 的（等效）阻抗，用Zin(z)表示。,(1-54),由式(1.3-21)和式(1.3-22)可得：,1.3 均匀无耗传输线的特性参量 1.3.3 输入阻抗和输入导纳,1.3 均匀无耗传输线的特性参量, 当Z=Zc时，叫做负载匹配，这时有限长的传输线上，任意位置的 输入阻抗都等于Zc，只有入射波，无反射波，是行波状态；, 当ZZc时，一段有限长的传输线可以起到阻抗变换作用，即是说， 对于某给定长的传输线，无论其终端接什么性质的负载，对于线的输 入端而言，相当于接了一个等效负载，且该负载等于该输入端处的输 入阻抗

3、。,说明：,与特性阻抗比较：,导出特性阻抗概念的前提条件是无限长传输线，其意义在于入射波沿传输线传播时没有反射，即是行波。特性阻抗与传输线的位置无关，只与物理参数有关。,Zl=Zc时，Zin=Zc，行波状态,输入导纳,(1-56),式中，Yc=1/Zc是传输线的特性导纳，Y =1/Z是负载导纳,又：传输线上任意点的电压、电流和输入阻抗可以用反射系数表示：,(1-62),1.3 均匀无耗传输线的特性参量,则输入阻抗为：,1. 电压反射系数,定义：,(1-57),1.3 均匀无耗传输线的特性参量 1.3.4 反射系数,入射波电压和反射波电压分别为：,1.3 均匀无耗传输线的特性参量,在线终端(z=

4、0)，电压反射系数 为,(1-60),式中 是终端反射系数的相角。,于是，电压反射系数可以写成如下形式,(1-61),2. 电流反射系数,1.3 均匀无耗传输线的特性参量,入射波电流和反射波电流分别为：,定义：,(1-59),1.3 均匀无耗传输线的特性参量,反射系数一般指电压反射系数：,传输线上任意一点的反射系数的大小相等，不同的只是相位； 某点的反射系数还与终端的反射系数的大小和相位有关。,其中,即：传输线上任意一点反射系数与这三个参量有关： （1）在传输线上的位置z；,(1.60),（2）传输线的特性阻抗Zc；,（3）终端负载阻抗Zl（包括模值和相位）。,利用反射系数的概念，讨论传输线上

5、的电压和电流沿线的变化规律.,电压U(z)写为,),而由（1-33),入射波可写为,式中U+(0)为传输线终端负载处(z=0)的入射波电压.,1.3均匀无耗传输线的特性参量,于是，电压U(z)可写为,要使|U(z)|最大，需要,1.3 均匀无耗传输线的特性参量,即,波腹点位置,这时,(1-95),(1-97),相邻波腹点距离：,要使|U(z)|最小，需要,即,波节点位置,这时,1.3 均匀无耗传输线的特性参量,同样，对于电流也可以写成如下形式,根据（1-35),可将入射波电流写为：,式中I+(0)为传输线终端负载处(z=0)的入射波电流.,1.3 均匀无耗传输线的特性参量,所以：,电流波腹点位

6、置：,这时,(1-101),(1-103),1.3 均匀无耗传输线的特性参量,电流波节点位置：,相邻波节点相距/2, 相邻波腹点相距/2，相邻波节点和波腹点相距/4；,结论,1.3 均匀无耗传输线的特性参量,为了量化传输线上电压和电流波的最大值和最小值之间的比值，引入驻波比的概念。,2电流波节点和波腹点的位置正好是电压波腹点 和波节点的位置。,定义：在均匀无耗传输线上，电压的最大振幅值与电压的最小振幅值 之比，称为电压驻波比（VSWR）；电流的最大振幅值与电流的 最小振幅值之比，称为电流驻波比，两者相等。,因为：,1.3 均匀无耗传输线的特性参量 1.3.5 驻波比和行波系数,所以：,一般用电压驻波比,于是，驻波比可以写成,(1-64),可见，驻波比s沿传输线是不变化的。,(1-65),行波比的计算：,(1-66),行波比的定义：,1.3 均匀无耗传输线的特性参量,因为：,所以,反之,1.3 均匀无耗传输线的特性参量,1 相速和波长 2 反射系数 电压波腹、波节及其