均匀无耗传输线的工作状态分为三种负载无反射的行课件.ppt

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1、均匀无耗传输线的工作状态分为三种：均匀无耗传输线的工作状态分为三种： (1) 负载无反射的行波状态（能量被负载全吸收）负载无反射的行波状态（能量被负载全吸收） G=0，r =1，K =1。 (2) 负载全反射的驻波状态（负载没有吸收能量）负载全反射的驻波状态（负载没有吸收能量） G=1，r =，K = 0。 (3) 负载部分反射的行驻波状态（负载吸收部分能量）负载部分反射的行驻波状态（负载吸收部分能量） 0G1，1 r ，0 K 0(感性感性)电电 感感( (纯感抗）纯感抗）l/4=(开路开路)并联谐振并联谐振l/4 l/20(容性容性)电电 容容（纯容抗）（纯容抗）l/2=0 (短路短路)串

2、联谐振串联谐振（2）. 终端开路终端开路(ZL=)1）沿线电压、电流分布沿线电压、电流分布以上关系代入式以上关系代入式(2-4e)得得021jeG，02I,2)1 (2222iiUUUG022ZIUiizIjzZUjzIzUzUzUiisin2sin)(cos2cos)(20222电压、电流瞬时表达式为：电压、电流瞬时表达式为：)42(cossin)(sincos)(202022ezIZzjUzIzZjIzUzU)172()2cos(sin2),()cos(cos2),(2222btzItzitzUtzuii0minI开路时的驻波状态分布规律：开路时的驻波状态分布规律： 沿线电压、电流均为驻波

3、分布。沿线电压、电流均为驻波分布。 电压、电流之间在空间位置或时间上，相位都相差电压、电流之间在空间位置或时间上，相位都相差/2。 在在z=n (l/2) (n=0,1,2, )处处 ( 含终端含终端 ) 为电压波腹为电压波腹点点( ) 、电流波节点电流波节点( )。 2max2iUU 在在z=(2n+1) (l/4) (n=0,1,2, ) 处为电压波处为电压波节点节点( )、电流波腹点电流波腹点( )。 0minU2max2iII2）开路线的输入阻抗开路线的输入阻抗zjZZzjZZZzZLLintgtg)(000)172()(czXjin亦为亦为纯电抗纯电抗。f 固定时固定时，Zin(z)

4、 按余切规律变化按余切规律变化， 。 由输入阻抗的等效观点出发，可将任意长度的由输入阻抗的等效观点出发，可将任意长度的一段开路线等效为相应的等效电路。一段开路线等效为相应的等效电路。zjZctg02lT 沿线每经过沿线每经过l/4，阻抗性质变化一次阻抗性质变化一次；每经过每经过l/2，阻抗重复原有值阻抗重复原有值。zXin(z)z长度长度开路线开路线的等效电路的等效电路0=(开路开路)并联谐振并联谐振0l/40(感性感性)电电 感感l/2=(开路开路)并联谐振并联谐振3）短路线与开路线比短路线与开路线比较各对应量的相位相差较各对应量的相位相差 /2(即空间相差即空间相差l/4)。3. 终端接纯

5、电抗负载终端接纯电抗负载 ( ZL=jX (X0)002ZZZZLLG00ZjXZjX22022002)(ZXXjZZX12G)182(2)arg(02022XjZZX22jeG)2()2(222)(zjzjeezGG1）负载为纯感抗负载为纯感抗(ZL= jX (X0) ) 终端的纯感抗可用一段长度为终端的纯感抗可用一段长度为l0（0 l0 0) ) 终端的纯容抗可用一段长度为终端的纯容抗可用一段长度为l0 ( l/4 l0 0)时，终时，终端均产生全反射，沿线电压、电流呈驻波分布。端均产生全反射，沿线电压、电流呈驻波分布。 电压波腹电压波腹2max2iUU0minI0minU2max2iII

6、 沿线同一位置的电压、电流之间相位差沿线同一位置的电压、电流之间相位差/2， 只有能量的存贮并无能量的传输。只有能量的存贮并无能量的传输。 Zin(z)为纯电抗性，为纯电抗性，l /4传输线具有阻抗变换传输线具有阻抗变换 性性， l/2传输线具有阻抗重复性传输线具有阻抗重复性。电压波节电压波节三、行驻波状态三、行驻波状态(部分反射状态部分反射状态)当当ZL=RjX(X0)时时，00002)()(ZjXRZjXRZZZZLLG22002202)(2)(XZRXZjXZR)202(22Gje)212(2)arg(1)()(0222222022020GXZjXZRXZRXZR 反射波的幅度小于入射波

7、，入射功率有一部分被反射波的幅度小于入射波，入射功率有一部分被负载吸收，另一部分则被反射回去，均匀无耗长线工负载吸收，另一部分则被反射回去，均匀无耗长线工作在行驻波状态。作在行驻波状态。 沿线电压、电流的分布：沿线电压、电流的分布：)122()()2(22eezzjGG)222(1)()(1)()(1)()(1)()()2(2)2(222GGGGzjiizjiiezIzzIzIezUzzUzU对上式取模，并注意到对上式取模，并注意到22)()(iiiiIzIUzU， 1. 当当2 z -2=2n (n =0，1，2，)，即在即在 z=(2l)/(4) + n l / 2 (2-24a)处为电压

8、波腹点、电流波节点：处为电压波腹点、电流波节点：)232()2cos(21)()2cos(21)(2222222222GGGGzIzIzUzUii得得022ZUIii，式中式中分析式分析式(2-23)，得：得：)242()1 ()()1 (22min22maxbIzIUUiiGG 由于由于0 G0)的分析的分析 1) ZL=RLZ0 z=(2l)/(4) + n l / 2 G20，2=0，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。 2) ZL=RL Z0 z =(2l)/(4) + (2n+1) l/4 G20) 感性复阻抗感性复阻抗 02，距终端最近的电压波腹点的位置为距终

9、端最近的电压波腹点的位置为： 0 lmaxl/4 ；距终端最近的电压波节点的位置为：距终端最近的电压波节点的位置为： l/4lmin0) 容性复阻抗容性复阻抗 22， l/4 lmaxl/2 , 0lminl/4。)212(2)arg(1)()(0222222022020GXZjXZRXZRXZR电压波腹点电压波腹点 z=(2l)/(4) + n l / 2 电压波节点电压波节点 z =(2l)/(4) + (2n+1) l/4 1. 如图所示系统。证明当如图所示系统。证明当Zg=Z0 时，不管负载如时，不管负载如何、传输线有多长何、传输线有多长, , 恒有恒有),1 (2211ljieUUG

10、2/EUi的关系存在的关系存在iU(为入射波电压复振幅为入射波电压复振幅)。 ZLZ0ZgEl证明：证明：0z始端的入射波电压、电流，始端的入射波电压、电流，则则iiIU11、设设分别为分别为)1 (22011ljieZUIG而而11IZEUg10IZE)1 (221ljieUEG得得iUE122/EUi取模取模例题例题: Zg=Z0的微波源称为匹配源。对于匹配源，的微波源称为匹配源。对于匹配源，无论终端负载与传输线的长度如何无论终端负载与传输线的长度如何, , 都有都有, 2/EUi0i2ZEI 信号源等效负载的任何变化都会引起输出功率信号源等效负载的任何变化都会引起输出功率的变化，使工作不

11、稳定。在实际应用的微波设备中，的变化，使工作不稳定。在实际应用的微波设备中，可以通过精心设计信号源或采用隔离器、吸收式衰可以通过精心设计信号源或采用隔离器、吸收式衰减器等匹配装置使信号源的等效内阻等于减器等匹配装置使信号源的等效内阻等于Z0。(p238239 1-9 已知电源电势已知电源电势Eg，内阻内阻Zg=Rg = Z0和负和负载载ZL，试求传输线上电压、电流的解答试求传输线上电压、电流的解答(Z0、 已知已知)。解法解法1 (若若Zg=Rg Z0 , 用此法较好用此法较好) 设波源与负载的距离为设波源与负载的距离为l，建立座标系如图所示建立座标系如图所示。则始端的输入阻抗则始端的输入阻抗

12、Zin(l) 为 ljZZljZZZlZLoLintgtg)(00, )()(1lZlZREUiningg则则)(1lZREIinggZin(l)RgEg 始端等效电路始端等效电路zIzZUjzIzZI jzUzUcossin)(sincos)(101011得得)42(c由始端条件解由始端条件解( p10)ZLZ0RgEg lZ0解法解法2 建立座标系如图所示建立座标系如图所示。 因为因为Zg=Z0, 故有故有,200ZEZREIgggi,2giEU zjiieIzI)(zjiieUzU)(,002ZZZZLLGzjez22)(GGGG)(1)()()(1)()(zzIzIzzUzUii传输线

13、上电压、电流：传输线上电压、电流：ZLZ0RgEg Z01-12 如图示如图示, , Z0=50 W， Zg= Z0， ZL=(25+j10) W,Z1=-j20W。求求: (1). 两段传输线中的两段传输线中的r1、r2及始端处及始端处的的Zin 。 (2). ZL变化时变化时r1、r2是否变化，为什么？是否变化，为什么？ (3). Z1变化时变化时r1、r2是否变化，为什么？是否变化，为什么？(4). Zg变化变化时时r1、r2是否变化，为什么？是否变化，为什么？00ZZZZLLLG10751025jj,356. 0107510)25(2222GL1 . 2111GGLLrG G1r r2

14、r r1G GLZ3Z2 ZgEmZLZ0Z0Z1l/4l/4解解 (1).42tg42tg0002llllLLjZZjZZZZLZZ20213/ZZZ 054. 001. 01)1 ()1 (112jZZ03031ZZZZG7 . 25 . 17 . 25 . 0)054. 001. 0(501)054. 001. 0(501jjjj,89. 07 . 25 . 1)7 . 2(5 . 022221G2 .1711112GGrG G1r r2r r1G GLZ3Z2 ZgEmZLZ0Z0Z1l/4l/4 (2). r1、r2均与均与ZL有关，有关，ZL变化时变化时r1、r2也变化，也变化，

15、(3). r1与与ZL有关而有关而与与Z1 无关，而无关，而 r2与与Z1有关。有关。Z1变化时，变化时，r1 不变，而不变，而 r2 变化。变化。 (4). r1、r2与与Zg无关，无关，Zg变化时变化时r1、r2不变；。不变；。 320)(ZZZin始端始端W13525)054. 001. 0(502jj 1-13 已知如图联接的无耗线已知如图联接的无耗线, , 线上线上Em 、 Zg 、 RL 、R1 及及l 均已知均已知, ,求求RL、R1 上的电压、电流和功率上的电压、电流和功率的数值并画出各线段上电压、电流的相对振幅分布。的数值并画出各线段上电压、电流的相对振幅分布。 解解 (1)

16、 各支节在各支节在D-D处的输入阻抗为处的输入阻抗为:D002022)4(ZZZZinl 两支节并联，在两支节并联，在D-D处的总输入阻抗为处的总输入阻抗为:02)4()(ZZDZininlA-D段匹配，只有入射波。段匹配，只有入射波。, )(200VEZZZEUUmgmiDA)(200AZEZUImiDAABCDZin(D) Z0)(2VEUmD支节支节 (2) 两支节的负载两支节的负载 Z0/2Z0 ，为行驻波；，为行驻波；B、C 处处为电压波节、电流波腹点；为电压波节、电流波腹点；D处为电压波腹、电流处为电压波腹、电流波节点；波节点； D处的视在电压、视在电流幅度值分别为：处的视在电压、

17、视在电流幅度值分别为：211GG支节支节r)(4maxVEUUUUmDCBrr支节支节,31)2()2(0000GGZZZZCB)(420VZEIImDAD支节支节两支节的两支节的B、C 处处ABCDZin(D) Z0BC)(20minAZEIIImCBr)(162102WZEIUPPmBBCBADB (C),UI2mE)2(0ZEm4mE)4(0ZEm各线段上各线段上电压电压、电流电流的相对振幅分布的相对振幅分布ABCDZin(D) Z0 作作 业：业： P238 1-4，1-5，1-10，1-14 第第4题的题的 l 指电源与负载的距离，指电源与负载的距离， 第第10题的题的 lmin 为距终端最近的电压波为距终端最近的电压波节点与终端的距离，节点与终端的距离， 第第14题改为：分析各段长线（包括题改为：分析各段长线（包括各分支线段）的工作状态，求各分支线段）的工作状态，求AG各点各点的电压、电流幅值，不画图。的电压、电流幅值，不画图。