微波技術(shù)基礎(chǔ)課件第一部分-傳輸線理論Ch04工作狀態(tài)分析(II)

第4章工程狀態(tài)分析(Ⅱ)

WorkingProcessAnalysis(Ⅱ)

在上面一講中，我們引進(jìn)了分析無耗傳輸線的兩個重要工作參數(shù)——反射系數(shù)和阻抗2021/6/101和無耗傳輸線的兩種重要工作狀態(tài)2021/6/1022021/6/103全駐波狀態(tài)是用坐標(biāo)分析的，行波則用z坐標(biāo)。對于一般情況，我們以后均采用坐標(biāo)——只是需注意：這時表示向z方向的入射波。

等效長度概念特別重要，有了等效長度的概念，我們只要令一切均與短路傳輸線上類似，也就是我們只需分析短路傳輸線(4-1)(4-2)2021/6/104只要注意場分布在任意情況下，與短路狀態(tài)相比較，多了一相位因子短路狀態(tài)，開路狀態(tài)(4-3)本講分析工作狀態(tài)時，將進(jìn)一步推廣等效長度的概念。2021/6/105所謂行駐波狀態(tài)，即最一般的部分反射情況

一、行駐波狀態(tài)場分布

(4-4)(4-5)和全駐波情況類似，分析行駐波情況沿線電壓、電流分布2021/6/106一、行駐波狀態(tài)場分布

(4-6)2021/6/107由形式似乎看出：前一部分是行波，而后一部分是全駐波。一、行駐波狀態(tài)場分布

圖4-1行駐波傳輸線2021/6/108研究任意處的阻抗，根據(jù)定義一、行駐波狀態(tài)場分布

2021/6/109一、行駐波狀態(tài)場分布

由上面推導(dǎo)，可引入第三個工作參數(shù)——電壓駐波比，用VSWR(VoltageStandingWaveRatio)表示。1≤ρ≤∞

(4-7)也就是說，對于無耗傳輸線，不會小于1。(等于1對應(yīng)行波情況)。再次寫出電壓表示式

2021/6/1010一、行駐波狀態(tài)場分布

(4-8)于是這樣，電壓駐波比的物理意義是電壓振幅最大值與最小值之比。很明顯，它應(yīng)大于等于1。對于行波，對于全駐波。電壓駐波比是系統(tǒng)參量，而不是線上各點(diǎn)的函數(shù)。2021/6/1011一、行駐波狀態(tài)場分布

大家知道，不同的系統(tǒng)有不同的特性阻抗。為了統(tǒng)一和便于研究，常常提出歸一化(Normalized)概念，即阻抗稱為歸一化阻抗這樣，就把問題的共性(與Z0無關(guān)的部分)提取出來了。于是有(4-9)(4-10)2021/6/1012一、行駐波狀態(tài)場分布

為了將Zl=Rl＜Z0作為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)加以比較，式(4-10)又可寫成再注意到反射系數(shù)(4-11)2021/6/1013一、行駐波狀態(tài)場分布

對應(yīng)的反射系數(shù)相位(4-12)(4-13)2021/6/1014二、Zl=Rl＜Z0標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)

和全駐波傳輸線短路狀態(tài)類似，我們把Zl=Rl＜Z0作為行駐波傳輸線的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。因為Xl=1，Zl-Rl＞0可知(4-14)(4-15)(4-16)2021/6/1015二、Zl=Rl＜Z0標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)

圖4-2＜狀態(tài)2021/6/1016二、Zl=Rl＜Z0標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)

考慮到，可知這時的電壓駐波比(4-17)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下電壓駐波比

等于歸一化負(fù)載電阻的倒數(shù)。(這一點(diǎn)很好記憶：此時歸一化負(fù)載電阻＜1，而

必須大于1)。2021/6/1017三、＞狀態(tài)

行駐波的這一狀態(tài)與全駐波開路狀態(tài)類似，＜0。于是，，即(4-18)(4-19)(4-20)2021/6/1018三、＞狀態(tài)

對比式(4-16)和(4-20)可知在形式上，有圖4-3＞狀態(tài)(4-21)2021/6/1019三、＞狀態(tài)

在這種情況下，，于是有(4-22)也就是說，＞，電壓駐波比等于歸一化負(fù)載電阻，與全駐波狀態(tài)完全類比。我們可以推廣等效長度概念，令(4-23)2021/6/1020三、＞狀態(tài)

那么波節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)是。的物理意義是從負(fù)載出發(fā)到波節(jié)點(diǎn)的負(fù)距離，因此到波節(jié)點(diǎn)的距離可寫為，有一般?。?。

(4-24)(4-25)2021/6/1021四、任意狀態(tài)計及，可知電壓，電流沿線分布(4-27)(4-26)2021/6/1022四、任意狀態(tài)而阻抗分布為上面寫法是以小電阻＜作為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。只要，即完全歸于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。(4-28)2021/6/1023四、任意狀態(tài)Xl＜0容性負(fù)載情況

Xl＞0感性負(fù)載情況2021/6/1024四、任意狀態(tài)圖4-4

2021/6/1025五、行駐波阻抗圖形已得導(dǎo)出

很容易得到

(4-31)2021/6/1026五、行駐波阻抗圖形畫出行駐波阻抗圖形，可以發(fā)現(xiàn)其性質(zhì)。

(4-32)［性質(zhì)］·行駐波阻抗依然有波長周期性?！じ行院腿菪?也可以說是串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振)一次變換性質(zhì)。

·在電壓波節(jié)點(diǎn)，阻抗為純阻，但最小

在電壓波腹點(diǎn)，阻抗也是純阻，但最大

(4-33)2021/6/1027五、行駐波阻抗圖形圖4-5行駐波阻抗特性

2021/6/1028五、行駐波阻抗圖形·從圖形中還可以看出，全駐波傳輸線阻抗只有電抗，沒有電阻，而電抗始終是正斜率(也稱Foster定理)。而行駐波傳輸線的阻抗既有電抗，又有電阻，且電抗(在并聯(lián)諧振處)出現(xiàn)負(fù)斜率。

2021/6/1029六、功率關(guān)系重新記起一般行駐波情況下，沿線的電壓、電流分布

寫出傳輸功率(注意是實功率，不包括虛功率)的一般表示式

(4-34)2021/6/1030六、功率關(guān)系注意到上述推導(dǎo)中應(yīng)用了無耗傳輸線

的條件，且

表示入射功率

表示反射功率

(4-35)(4-36)(4-37)(4-38)2021/6/1031六、功率關(guān)系于是

式(4-39)表明：傳輸功率等于入射波功率減去反射波功率，其中

表示入射波和反射波沒有相互作用，或者換句話說，對于無耗傳輸線，反射波與射波是獨(dú)立的。

(4-39)2021/6/1032六、功率關(guān)系·對于行波傳輸線

·對于全駐波傳輸線

即全駐波傳輸線沒有傳輸功率，或者說，入射波功率等于反射波功率。

(4-40)(4-41)2021/6/1033六、功率關(guān)系·特殊地，在電壓波腹或波節(jié)點(diǎn)，由于阻抗是純阻，因此電壓、電流必然同相

可見，傳輸線愈大傳輸功率愈小。

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