传输线的传输功率效率与损耗.pptx
表征传输线上反射波的大小的参量有反射系数，驻波比和行波系数。它们之间的关系为 第1页/共21页 例 1-3设有一无耗传输线,终端接有负载Zl=40-j30():要使传输线上驻波比最小,则该传输线的特性阻抗应取多少？此时最小的反射系数及驻波比各为多少？离终端最近的波节点位置在何处？画出特性阻抗与驻波比的关系曲线。解:要使线上驻波比最小,实质上只要使终端反射系数的模值最小,即 而由式（1-2-10）得第2页/共21页 将上式对Z0求导,并令其为零,经整理可得 402+302-Z02=0即Z0=50。这就是说,当特性阻抗Z0=50时终端反射系数最小,从而驻波比也为最小。第3页/共21页 由于终端为容性负载,故离终端的第一个电压波节点位置为 终端负载一定时,传输线特性阻抗与驻波系数的关系曲线如图 1-7 所示。其中负载阻抗Zl=40-j30()。由图可见，当Z0=50时驻波比最小,与前面的计算相吻合。此时终端反射系数及驻波比分别为第4页/共21页图 1-7 特性阻抗与驻波系数的关系曲线第5页/共21页结论负载阻抗等于传输线的特性阻抗时，不产生谐振现象，传输线上只有从信源到负载的入射波，而无反射波。匹配负载完全吸收了由信源入射来的微波功率，电源的工作状态也不会受到负载的影响。负载阻抗不等于传输线的特性阻抗时，称为不匹配负载。不匹配负载将一部分功率反射回去，在传输线上出现驻波。当反射波较大时，波腹电场要比行波电场要大得多，容易发生击穿，这限制了传输线能最大传输的功率，因此要采取措施进行负载阻抗匹配。第6页/共21页1.4 传输线的传输功率、效率与损耗n传输功率n传输效率 n损耗 n功率容量n本节要点第7页/共21页1.传输功率(transmission power)与效率n设均匀传输线特性阻抗为实数且传播常数 ；则沿线电压、电流的表达式为：n传输线上任一点处的传输功率为第8页/共21页图1-8 功率传输示意图第9页/共21页n传输线总长为l，则始端传输功率和负载吸收功率分别为n传输效率(efficiency)传输线终端负载吸收到的功率PL与始端的传输功率Pt(l)之比，即第10页/共21页n结论n对高频情况下一般有 ，此时有n当终端负载与传输线匹配时，此时传输效率最高，其值为n传输效率取决于传输线的长度、衰减常数以及传输线终端匹配情况。第11页/共21页Decibels(dB)作为单位功率值常用分贝来表示，这需要选择一个功率单位作为参考，常用的参考单位有1mW和1W。如果用1mW作参考，分贝表示为：如1mW=0dBm 10mW=10dBm 1W=30dBm 0.1mW=10dBmn如果1W作参考，分贝表示为：如1W=0dBW 10W=10dBW 0.1W=10dBW第12页/共21页2.回波损耗和插入损耗n 传输线的损耗可分为回波损耗和插入损耗。回波损耗(return loss):入射波功率与反射波功率之比 对于无耗线 若负载匹配，则Lr，表示无反射波功率。第13页/共21页包括：输入和输出失配损耗和其他电路损耗（导体损耗、介质损耗、辐射损耗）。若不考虑其他损耗，则 =0=0，有 (1)回波损耗和插入损耗虽然都与反射信号即反射系数有关，但回波损耗取决于反射信号本身的损耗，|l|越大，则|Lr|越小；(2)插入损耗Li则表示反射信号引起的负载功率的减小，|l|越大，则|Li|也越大。结论插入损耗(insertion loss):入射波功率与传输功率之比第14页/共21页(power capacity)n设传输线的驻波比为 ，则功率容量可表示为 n功率容量：传输线上容许传输的最大功率。n当传输线的结构和介质材料选定后，功率容量由额定电压UM和额定电流IM决定。n限制功率容量的因素主要有：n绝缘击穿电压的限制，这与传输线的结构及介质有关；n传输线的温升限制，温升是由导体损耗和介质损耗所引起的。n一般来说，在传输脉冲功率时，传输功率容量受击穿电压的限制；传输连续波功率时，则要考虑容许最大电流。第15页/共21页总之，回波损耗和插入损耗虽然都与反射信号即反射系数有关；回波损耗取决于反射信号本身的损耗，|l|越大，则|r|越小；插入损耗|Li|则表示反射信号引起的负载功率的减小，|l|越大，则|Li|也越大。图 1-9|Lr|、|Li|随反射系数的变化曲线第16页/共21页例 1-4现有同轴型三路功率分配器，如图1-10所示，设该功分器在频率范围内其输入端的输入驻波比均小于等于，插入损耗为，设输入功率被平均地分配到各个输出端口，试计算（1）输入端的回波损耗（用分贝表示）；（2）每个输出端口得到输出功率与输入端总输入功率的比值（用百分比表示）。解（1）由于驻波比为，因而反射系数的大小为 图1-10 三路功率分配示意图第17页/共21页故输入端的回波损耗为 于是，可见，由于输入失配，有4%的功率返回到输入端口。第18页/共21页（2）设传输功率为，由于插入损耗为，故 有 该功率均匀分配到三个端口，则每个输出端口得到输出功率与输入端口总输入功率的比值应为 第19页/共21页因此有 可见，输入功分器的功率分可分为反射功率，输出功率和损耗功率三部分。第20页/共21页感谢您的观看！第21页/共21页
