《传输线理论》PPT课件.ppt

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1、广州学院广州学院Dept of Electronic&Information Engineering第第1 1章章 传输线理论传输线理论射频电路与天线射频电路与天线RF Circuits&AntennasRF Circuits&AntennasGuangzhou College of SCUTDept of Electronic&Information Engineering广州学院广州学院内容内容v无耗传输线的工作状态无耗传输线的工作状态教材教材pp19-23pp19-23Guangzhou College of SCUTDept of Electronic&Information Engi

2、neering广州学院广州学院1.5 1.5 无耗传输线的工作状态无耗传输线的工作状态v传输线上电压与电流的通解为传输线上电压与电流的通解为v但传输线上的具体解是由传输线两端的边界条件但传输线上的具体解是由传输线两端的边界条件决定的。决定的。Guangzhou College of SCUTDept of Electronic&Information Engineering广州学院广州学院1.5.1 1.5.1 行波状态行波状态(匹配状态匹配状态)当当 时，时，即匹配时，即匹配时 在时域在时域无反射波，即行波状态无反射波，即行波状态电压与电流同相电压与电流同相Guangzhou College

3、 of SCUTDept of Electronic&Information Engineering广州学院广州学院v行波状态即传输线匹配状态，这时传输效率最行波状态即传输线匹配状态，这时传输效率最高、功率容量最大、无反射，是传输系统追求高、功率容量最大、无反射，是传输系统追求的理想状态。的理想状态。电压电流振幅沿线不变电压电流振幅沿线不变 阻抗沿线不变，等于特性阻抗阻抗沿线不变，等于特性阻抗 负载吸收了全部功率负载吸收了全部功率相位随线长增加而连续滞后相位随线长增加而连续滞后Guangzhou College of SCUTDept of Electronic&Information Eng

4、ineering广州学院广州学院Guangzhou College of SCUTDept of Electronic&Information Engineering广州学院广州学院1.5.2 1.5.2 驻波状态（全反射）驻波状态（全反射）短路线短路线 负载端短路负载端短路 全反射。全反射。Z=0处（负载端）处（负载端）,UL=0短路时，反射系数为短路时，反射系数为1 1Guangzhou College of SCUTDept of Electronic&Information Engineering广州学院广州学院离负载离负载l处（处（），有），有Guangzhou College of

5、 SCUTDept of Electronic&Information Engineering广州学院广州学院Guangzhou College of SCUTDept of Electronic&Information Engineering广州学院广州学院 短路线的几个特点短路线的几个特点电压、电流的电压、电流的驻波驻波分布：随时间变化时具有分布：随时间变化时具有 固定的波腹、波节点。这是因为反射波与入固定的波腹、波节点。这是因为反射波与入 射波振幅相等，在波节点参考相位相反，相射波振幅相等，在波节点参考相位相反，相 互抵消，在波腹上相位相同，相互叠加。互抵消，在波腹上相位相同，相互叠加。

6、电压与电流相位差电压与电流相位差/2/2，故电压波腹点对应，故电压波腹点对应 电流波节点，反之亦然，故无能量传输。电流波节点，反之亦然，故无能量传输。波腹、波节点交替出现，间隔波腹、波节点交替出现，间隔/4/4。Guangzhou College of SCUTDept of Electronic&Information Engineering广州学院广州学院v短路线的输入阻抗为纯电抗。短路线的输入阻抗为纯电抗。这种特性使其常用于射频电路的电抗元件。这种特性使其常用于射频电路的电抗元件。特定长度的短路线会呈现谐振特性。特定长度的短路线会呈现谐振特性。这种特性使得这种特性使得1/41/4波长或半

7、波长短路线在射频电路波长或半波长短路线在射频电路中可以用作谐振器。中可以用作谐振器。Guangzhou College of SCUTDept of Electronic&Information Engineering广州学院广州学院开路线开路线 负载端开路负载端开路，全反射全反射根据阻抗的根据阻抗的/4/4倒置性，倒置性，开路可看作一段开路可看作一段/4/4长长短路线，所以将短路短路线，所以将短路线的驻波曲线沿传输线的驻波曲线沿传输线移动线移动/4/4的距离便可的距离便可得到开路线的驻波曲得到开路线的驻波曲线线。Guangzhou College of SCUTDept of Electro

8、nic&Information Engineering广州学院广州学院短路短路开路开路Guangzhou College of SCUTDept of Electronic&Information Engineering广州学院广州学院1.5.3 1.5.3 行驻波状态（部分反射行驻波状态（部分反射）v当传输线端接任意阻抗当传输线端接任意阻抗 时，时，行波分量行波分量驻波分量驻波分量Guangzhou College of SCUTDept of Electronic&Information Engineering广州学院广州学院v可见这时线上既有行波分量也有驻波分可见这时线上既有行波分量也有

9、驻波分量，故称为行驻波状态。量，故称为行驻波状态。行波分量行波分量驻波分量驻波分量Guangzhou College of SCUTDept of Electronic&Information Engineering广州学院广州学院v电压、电流振幅分布电压、电流振幅分布v其中其中Guangzhou College of SCUTDept of Electronic&Information Engineering广州学院广州学院v当当 ，即，即 电压振幅为最大值电压振幅为最大值(波腹波腹)电流振幅为最小值电流振幅为最小值(波节波节)Guangzhou College of SCUTDept of

10、 Electronic&Information Engineering广州学院广州学院v当当 ，即，即电压振幅为最小值电压振幅为最小值(波节波节)电流振幅为最大值电流振幅为最大值(波腹波腹)Guangzhou College of SCUTDept of Electronic&Information Engineering广州学院广州学院Guangzhou College of SCUTDept of Electronic&Information Engineering广州学院广州学院 纯阻性负载纯阻性负载v当当时：时：是是000的实数的实数因此因此负载端负载端电压振幅为最大值电压振幅为最大值

11、(波波腹腹)电流振幅为最小值电流振幅为最小值(波节波节)Guangzhou College of SCUTDept of Electronic&Information Engineering广州学院广州学院v行驻波状态时电压、电流及阻抗的变化特点与行驻波状态时电压、电流及阻抗的变化特点与驻波状态时类似。实际上，驻波状态是行驻波驻波状态时类似。实际上，驻波状态是行驻波状态在状态在 的极限状态。的极限状态。v当当 （纯电阻负载）时，负载端为电压（纯电阻负载）时，负载端为电压波节点。（极限情况为短路）波节点。（极限情况为短路）v当当 （纯电阻负载）时，负载端为电压（纯电阻负载）时，负载端为电压波腹点

12、。（极限情况为开路）波腹点。（极限情况为开路）v当负载为感性阻抗时，离开负载第一个出现的当负载为感性阻抗时，离开负载第一个出现的是电压波腹点、电流波节点是电压波腹点、电流波节点(U(U曲线斜率为负曲线斜率为负)。v当负载为容性阻抗时，离开负载第一个出现的当负载为容性阻抗时，离开负载第一个出现的是电压波节点、电流波腹点是电压波节点、电流波腹点(U(U曲线斜率为正曲线斜率为正)。Guangzhou College of SCUTDept of Electronic&Information Engineering广州学院广州学院Guangzhou College of SCUTDept of Ele

13、ctronic&Information Engineering广州学院广州学院Guangzhou College of SCUTDept of Electronic&Information Engineering广州学院广州学院v在行驻波电压波腹点（也是电流波节点）有：在行驻波电压波腹点（也是电流波节点）有：在波腹点，阻抗为实数，且与特性阻抗成在波腹点，阻抗为实数，且与特性阻抗成正比，比例系数为驻波比。正比，比例系数为驻波比。v同理，在电压波节点（电流波腹点）有：同理，在电压波节点（电流波腹点）有：在波节点，阻抗为实数，且与特性阻抗成在波节点，阻抗为实数，且与特性阻抗成正比，比例系数为驻波比的

14、倒数。正比，比例系数为驻波比的倒数。Guangzhou College of SCUTDept of Electronic&Information Engineering广州学院广州学院例例2 一段传输线终端分别开路、短路和接负载一段传输线终端分别开路、短路和接负载ZL时，时，测得输入阻抗分别是测得输入阻抗分别是Zop、Zsh和和 Zin，证明：，证明：解：设传输线段的长度为解：设传输线段的长度为L，即，即Z=-L,特性阻抗特性阻抗为为ZC 当终端短路时，其输入阻抗为：当终端短路时，其输入阻抗为：当终端开路时，其输入阻抗为：当终端开路时，其输入阻抗为：Guangzhou College of

15、SCUTDept of Electronic&Information Engineering广州学院广州学院当终接负载当终接负载ZL时，其输入阻抗为时，其输入阻抗为：整理后得：整理后得：即证。即证。Guangzhou College of SCUTDept of Electronic&Information Engineering广州学院广州学院例例3 一无耗传输线特性阻抗一无耗传输线特性阻抗ZC=300，终端接一未，终端接一未知负载知负载ZL，电压驻波比，电压驻波比=2=2，离负载处为第一，离负载处为第一个电压最小点，求个电压最小点，求（1）负载端的反射系数；）负载端的反射系数；（2）负载）

16、负载ZL；解：解：（1）驻波比驻波比=2，可得反射系数的绝对值为，可得反射系数的绝对值为：在波节点处的反射系数为：在波节点处的反射系数为：Guangzhou College of SCUTDept of Electronic&Information Engineering广州学院广州学院所以，负载端的反射系数为：所以，负载端的反射系数为：（2）因为）因为 ，所以，所以负载为负载为 Guangzhou College of SCUTDept of Electronic&Information Engineering广州学院广州学院例例4 一无损耗均匀传输线，特性阻抗为一无损耗均匀传输线，特性阻抗

17、为50，终终端接负载阻抗端接负载阻抗ZL=(40+j30)，求，求 （1）求终端反射系数及驻波比）求终端反射系数及驻波比（2）离负载最近的最小电压发生处）离负载最近的最小电压发生处。解：解：（1）终端反射系数：终端反射系数：驻波比驻波比为：为：Guangzhou College of SCUTDept of Electronic&Information Engineering广州学院广州学院（2）最小电压发生处的反射系数为）最小电压发生处的反射系数为 所以所以Guangzhou College of SCUTDept of Electronic&Information Engineering广

18、州学院广州学院当当n=-1n=-1时，时，有最小值有最小值即距离负载即距离负载 处为离负载最近的最小处为离负载最近的最小电压发生处电压发生处Guangzhou College of SCUTDept of Electronic&Information Engineering广州学院广州学院或者Guangzhou College of SCUTDept of Electronic&Information Engineering广州学院广州学院小结v工作状态：工作状态：行波行波 匹配负载匹配负载驻波驻波 短路、开路短路、开路行驻波行驻波纯电阻性负载、阻抗负载纯电阻性负载、阻抗负载Guangzhou College of SCUTDept of Electronic&Information Engineering广州学院广州学院习题P36:1-16,1-24,1-28