均匀无耗传输线三种状态分析.ppt

1.3.1 行波状态1.3.2 驻波状态1.3.3 行驻波状态,1.3 均匀无耗传输线工作状态分析,1.3.1 行波状态（无反射）,传输线的工作状态是指终端接不同负载时，电压、电流波沿线的分布状态。,当传输线为半无限长或负载阻抗等于传输线特性阻抗时，L=0和(z)0，=l，此时线上只有入射波，没有反射波，传输线工作在行波状态。行波状态意味着入射波功率全部被负载吸收，即负载与传输线相匹配。,（1）线上电压、电流的复数表达式为：,（2）电压、电流的瞬时值表达式为：,（3）沿线各点的阻抗为：,（4）沿线各点的输入阻抗、反射系数、驻波比为：,（5）负载吸收的功率为：,由此可得行波状态下的分布规律： (1)线上电压和电流的振幅恒定不变； (2)电压行波与电流行波同相，它们的相位是位置z和时间t的函数： (3)线上的输入阻抗处处相等，且均等于特性阻抗，即Zin(z)=Z0。,1.3.1 行波状态1.3.2 驻波状态1.3.3 行驻波状态,1.3 均匀无耗传输线工作状态分析,2.3 均匀无耗传输线工作状态分析,当传输线终端短路(ZL0)、开路(ZL=)或接纯电抗负载(ZL=jXL)时，终端的入射波将被全反射，沿线入射波与反射波叠加形成驻波分布。驻波状态意味着入射波功率一点也没有被负载吸收，即负载与传输线完全失配。驻波状态下，|(z)|=1、=。,Zs = Z0,jXL,1.3.2 驻波状态（全反射）,由此可见，当终端短路时，终端电压反射波与入射波等幅反相；而电流反射波与入射波等幅同相。终端电压为零，而电流为入射波电流的二倍。,1 终端短路(ZL=0) （1）终端状态负载阻抗ZL=0，L=-1，=因而:,（2）沿线电压、电流和阻抗分析 (a) 沿线电压、电流的复数表达式,可画出沿线电压电流的振幅分布。,上式取模得：,当d=(2n十1)4，(n=0、l、)时，电压振幅恒为最大值，而电流振幅恒为零，这些点称之为电压的波腹点和电流的波节点； 当d=n2，(n=0、l、)时，电流振幅恒为最大值，而电压振幅恒为零，这些点称之为电流的波腹点和电压的波节点。 可见，波腹点和波节点相距4。两相临波腹或两相邻波节相距2。终端为电压波节，电流波腹。,(b)沿线任一点的阻抗,纯电抗，取值范围：-j+j。可画出沿线阻抗分布。,2终端开路(ZL=) （1）终端状态 负载阻抗ZL=， L=1，=，因而:,由此可见，当终端开路时，终端电压反射波与入射波等幅同相；而电流反射波与入射波等幅反相。终端电压为入射波电压的二倍，而电流为零。 （2）沿线电压、电流和阻抗分析 (a) 沿线电压、电流的复数表达式,画出沿线电压电流的振幅分布，如图所示。,为纯电抗，取值范围：-j+j。可画出沿线阻抗分布，如图所示。,(b)沿线任一点的阻抗,2终端开路(ZL=),（3）结论： 开路时的驻波状态分布规律：与终端短路相比不难看出，只要将终端短路的传输线上电压、电流及阻抗分布从终端开始去掉长度4，余下线上的分布即为终端开路时的电压、电流及阻抗分布。终端为电压波腹、电流波节。,2终端开路(ZL=),均匀无耗传输线终端接纯电抗负载ZL=jX时，因负载不消耗能量，终端仍将产生全反射，入射波与反射波相叠加，终端既不是波腹也不是波节，但沿线仍呈驻波分布。此时终端电压反射系数为,式中: ，,3.终端接纯电抗负载(ZL=jX),此感抗可用一段特性阻抗为Z0、长度为d0(d04)的短路线等效，如图中的虚线所示。长度d0可由下式确定:,(1)负载为纯感抗(XL0),因此，长度为d、终端接感性负载的传输线，沿线电压、电流及阻抗的变化规律与长度为d+d0的短路线上对应段的变化规律完全一致，距终端最近的是电压波腹、电流波节，该点距终端的距离为：4d0。,因此，长度为d、终端接容性负载的传输线，沿线电压、电流及阻抗的变化规律与长度为d+d0的短路线上对应段的变化规律完全一致，距终端最近的是电压波节点，电流波腹，该点距终端的距离为：2d0。,(2)负载为纯容抗(XL0),此容抗也可用一段特性阻抗为Z0、长度为d0(4d02）的短路线等效，如图中的虚线所示。长度d0可由下式确定：,综上所述，均匀无耗传输线终端无论是短路、开路还是接纯电抗负载，终端均产生全反射，沿线电压电流呈驻波分布，其特点为： (1)驻波波腹值为入射波的两倍，波节值等于零。短路线终端为电压波节、电流波腹；开路线终端为电压波腹、电流波节；接纯电抗负载时，终端既非波腹也非波节。 (2)沿线同一位置的电压电流之间相位差/2，所以驻波状态只有能量的存贮并无能量的传输。故称为驻波。,1.3.1 行波状态1.3.2 驻波状态1.3.3 行驻波状态,1.3 均匀无耗传输线工作状态分析,1.3 均匀无耗传输线工作状态分析,式中终端反射系数的模和相角分别为:,当均匀无耗传输线终端接任意负载阻抗ZL=RjX时:,1.3.3、行驻波状态（部分反射）,|<1，表明反射波幅度小于入射波幅度，入射波功率部分被负载吸收，部分被负载反射，部分反射波与入射波叠加形成行驻波。 1沿线电压、电流分布 终端接任意负载时沿线的电压电流复数振幅的一般表达式为：,上式取模得:,由此可知： (1)沿线电压电流呈非正弦周期分布； (2)当 即 时，电压取得最大值（波腹），电流取得最小值（波节），它们的位置用 表示。,由： 得：,由： 得：,(3)当 即 时， 电压取得最小值(波节) ，电流取得最大值(波腹)，它们的位置用 表示如下：,（n=0、1、2、）,(4)结论： (a)电压或电流的最大值小于终端入射波电压或电流幅度的二倍，而最小值大于0； (b) 电压或电流的波腹点与波谷点相距4； (c) 电压、电流的最大值或最小值与负载反射系数的模|L|有关； (d) 电压、电流的最大值或最小值的位置与负载反射系数的相位L有关，即与负载阻抗的性质有关。,（f）每隔/4阻抗性质变换一次，每隔/2阻抗值重复一次。,(e) 阻抗的数值呈周期性变化，在电压的波腹点和波谷点阻抗为纯电阻，分别为最大值和最小值，两者间相距/4。它们分别为：,作业：,1-11、1-12,房屋抵押贷款 银蒙雨揈,