电磁场与电磁波.ppt

2. 阻抗圆(impedance circles) 令 ，则得到下列方程 ?(z)表示成直角坐标形式 传输线上任意一点归一化阻抗为： 这两个方程是以归一化电阻和归一化电抗为参数的两组圆方程。第1式为归一化电阻圆，第2式为归一化电抗。 愈大圆的半径愈小。 当 时，圆心在(0,0)，半径为1 当 时，圆心在(1,0)，半径为0 圆心 半径 圆心 半径 x可正可负，全簇共分为两组 一组在实轴的上方，另一组在下方 时，圆缩为点(1,0) 电阻圆和电抗圆 3.阻抗圆图（smith chart） 将反射系数圆图、归一化电阻圆图和归一化电抗圆图画在一起，为完整的阻抗圆图，也称为史密斯圆图。 向负载 向电源 实轴左半边为电压波节点又代表行波系数K 实轴右半边为电压波腹点又代表驻波比? 结论：阻抗圆图上的重要点、线、面 r=1的纯电阻圆 开路点 短路点 匹配点 纯电阻线 纯电抗圆 x=-1电抗圆弧 x=+1电抗圆弧 上半圆电感性 下半圆电容性 结论 在阻抗圆图的上半圆内的电抗为x>0呈感性；下半圆内的电抗为x<0呈容性； 实轴上的点代表纯电阻点，左半轴上的点为电压波节点，其上的刻度既代表rmin又代表行波系数K，右半轴上的点为电压波腹点，其上的刻度既代表rmax又代表驻波比?； 圆图旋转一周为?/2； ???=1的圆周上的点代表纯电抗点； 实轴左端点为短路点，右端点为开路点；中心点处有r=1、x=0，是匹配点； 在传输线上由负载向电源方向移动时，在圆图上应顺时针旋转；反之，由电源向负载方向移动时，应逆时针旋转。 4.导纳圆图 有时为了分析问题方便，需要用到导纳圆图。 实际上由无耗传输线的??4的阻抗变换特性，将整个阻抗圆图旋转180?即得到导纳圆图。 阻抗圆图变为导纳圆图并不需要对圆图作任何修正，且保留了圆图上的所有已标注好的数字。 由于阻抗与导纳是倒数的关系。 导纳圆图上的重要点、线、面 g=1的纯电导圆 短路点 开路点 匹配点 纯电导线 纯电抗圆 b=-1电纳圆弧 b=+1电纳圆弧 上半圆电容性 下半圆电感性 [例7-1]已知传输线的特性阻抗Z0=50?。假设传输线的负载阻抗为Zl=25+j25? ，求离负载z=0.2?处的等效阻抗。 解： 先求出归一化负载阻抗0.5+j0.5，在圆图上找出与此相对应的点P1，以圆图中心点O为中心、以OP1为半径，顺时针（向电源方向）旋转0.2?到达点P2，查出P2点的归一化阻抗2?j1.04，将其乘以特性阻抗即可得到z=0.2?处的等效阻抗为100 ? j52(?) [例7-2]在特性阻抗Z0=50?的无耗传输线上测得驻波比?=5，电压最小点出现在z=?/3 处，求负载阻抗。 电压波节点处等效阻抗为一纯电阻rmin= K=1/ ?=0.2 ，此点落在圆图的左半实轴上，从rmin=0.2点沿等?的圆反时针（向负载方向）转?/3 ，得到归一化负载为0.77+j1.48，故负载阻抗为 Zl=(0.77+j1.48)?50=38.5+j74(?) 解： smith圆图等反射系数圆 7.4 传输线效率、损耗和功率容量 传输效率 传输线损耗 功率容量 本节要点 1. 传输效率(transmission efficient) 设均匀传输线特性阻抗为实数且传播常数 ；则沿线电压、电流的表达式为： 传输效率—传输线终端负载吸收到的功率PL与始端的入射功率P0之比，即 传输线上任一点处的传输功率为 传输效率 对高频情况下一般有 ，此时有 传输线总长为l，则始端入射功率和负载吸收功率分别为 传输效率为 结论 当终端负载与传输线匹配时，此时传输效率最高，其值为 传输效率取决于传输线的长度、衰减常数以及传输线终端匹配情况。 2.传输线损耗 (lossy) 若 表示由导体损耗引起的衰减常数， 表示由介质引起的衰减常数，考虑小损耗情况，传输线的衰减常数为 传输线由电导率为 的导体构成，横截面积为S，则 为 传输线填充介质的相对介电常数为 ，其损耗角正切为 ，则衰减常数 为 传输线的损耗主要由导体损耗和介质损耗两部分组成。 3. 功率容量(power capacity) 设传输线的驻波比为 ，则功率容量可表示为 功率容量：传输线上容许传输的最大功率。 当传输线的结构和介质材料选定后，功率容量由额