均匀无耗传输线的工作状态

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1、微波技术与天线第二章传输线理论传输=入射+反射第四节均匀无耗传输线的工作状态传输线的工作状态是指沿线电压、电流及阻抗的分布规律。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(2)负载全反射的驻波状态(3)负载部分反射的行驻波状态一、行波状态(无反射情况)当ZL=Z0时,GL=(ZL－Z0)/(ZL＋Z0)=0；或传输线为无限长时，无反射，只有入射行波。取z轴原点在波源、指向负载，则行波状态下，线上电压、电流复数表达式为由此可得行波工作状态的特点(如图2-13所示)：(1)︱G︱=0，r=1，K=1，沿线只有入射行波而无反射波；入射

2、波的能量全部被负载吸收，传输效率最高。故称ZL=Z0时，负载与传输线匹配。电压、电流瞬时值表达式为(设(2)Zin(z)=Z0，为纯阻。(3)电压和电流始终同相。(4)沿线电压、电流的振幅恒定不变，二、驻波状态(全反射情况)当终端短路(ZL=0)、开路(ZL=∞)或接纯电抗负载(ZL=±jXL)时，︱G(z)︱=︱GL︱=1，终端全反射，沿线入、反射波叠加形成驻波分布。负载与传输线完全失配。驻波状态下，︱G︱=1，r=∞，K=0。(1)终端短路(ZL=0)1）沿线电压、电流分布以上关系式代入式(2-4e)则电压、电流瞬时表达式为：短路时的驻波状态

3、分布规律：①沿线电压、电流均为驻波分布。②电压、电流之间在位置或时间上，相位都相差p/2。③在z=n·(l/2)(n=0,1,…)处(含终端)为电压波节点()、电流波腹点()。④在z=(2n+1)·(l/4)(n=0,1,…)处为电压波腹点()、电流波节点()。2）短路线的输入阻抗为纯电抗。f固定时，Zin(z)按正切规律变化，T=p/2。由输入阻抗的等效观点出发，可将任意长度的一段短路线等效为相应的等效电路。沿线每经过l/4，阻抗性质变化一次；每经过l/2，阻抗重复原有值。zXin(z)z长度短路线的等效电路0=0(短路)串联谐振0~l/4>0

4、(感性)电感l/4=±∞(开路)并联谐振l/4~l/2<0(容性)电容l/2=0(短路)串联谐振2.终端开路(ZL=∞)1）沿线电压、电流分布以上关系代入式(2-4e)得电压、电流瞬时表达式为：开路时的驻波状态分布规律：①沿线电压、电流均为驻波分布。②电压、电流之间在位置或时间上，相位都相差p/2。③在z=n·(l/2)(n=0,1,2,…)处(含终端)为电压波腹点()、电流波节点()。④在z=(2n+1)·(l/4)(n=0,1,2,…)处为电压波节点()、电流波腹点()。2）开路线的输入阻抗亦为纯电抗。f固定时，Zin(z)按余切规律变化，T

5、=p/2。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。沿线每经过l/4，阻抗性质变化一次；每经过l/2，阻抗重复原有值。zXin(z)z长度开路线的等效电路0=±∞(开路)并联谐振0~l/4<0(容性)电容l/4=0(短路)串联谐振l/4~l/2>0(感性)电感l/2=±∞(开路)并联谐振3）短路线与开路线比较各对应量的相位相差p/2(即l/4)。对相同长度的均匀无耗长线，有：3.终端接纯电抗负载(ZL=±jX(X>0))1）负载为纯感抗(ZL=jX(X>0))终端的纯感抗可用一段长度为l0（0

6、等效:长度为l、端接纯感抗负载的无耗长线，沿线电压、电流、阻抗的变化规律与长度为(l+l0)的短路线上对应段的变化规律完全一致，距离终端最近的电压波节点位置lmin为:长度为l、端接纯容抗负载的无耗长线，沿线电压、电流、阻抗的变化规律与长度为(l+l0)的短路线上对应段的变化规律完全一致，距离终端最近的电压波节点位置lmin：2）负载为纯容抗(ZL=–jX(X>0))终端的纯容抗可用一段长度为l0(l/40)时，终端均产生全反射，沿线电压、电流呈驻波分布。①②沿线同一位置的电压

7、、电流之间相位差p/2，只有能量的存贮并无能量的传输。③l/4传输线具有阻抗变换性，l/2传输线具有阻抗重复性。三、行驻波状态(部分反射情况)当ZL=R±jX(X>0)时，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，均匀无耗长线工作在行驻波状态。沿线电压、电流的分布：对上式取模，并注意到1.当2bz-fL=2np(n=，1，2，…)，即在z=(fLl)/(4p)+n·l/2(2-24a)处为电压波腹点、电流波节点：分析式(2-23)，得：由于0<︱G︱<1，可见，对于行驻波，有：为正实数。为纯阻，其归一化输入电阻为：

8、2.当2bz-fL=(2n+1)p(n=0,1,2,…)，即在z=(fLl)/(4p)+(2n+1)·l/4(2-25a)处为电压波节点