传输线状态分析.ppt

第一页，共二十五页，2022年，8月28日 1、1 行波状态 行波状态就是无反射的传输状态,此时反射系数Γl=0,而负载阻抗等于传输线的特性阻抗,即Zl=Z0,也可称此时的负载为匹配负载。 处于行波状态的传输线上只存在一个由信源传向负载的单向行波,此时传输线上任意一点的反射系数Γ(z)=0,则可得行波状态下传输线上的电压和电流： U(z)=U+(z)=A1e jβz I(z)=I+(z)= e jβz (3- 1) 第二页，共二十五页，2022年，8月28日 行波状态 设 ,考虑到时间因子ejωt,则传输线上电压、电流瞬时表达式为： u(z, t)=|A1|cos(ωt+βz+φ0) i(z, t)= cos(ωt+βz+φ0) 此时传输线上任意一点z处的输入阻抗为  (3- 2) Zin(z)=Z0 此时负载吸收功率为： 第三页，共二十五页，2022年，8月28日 行波状态 综上所述, 对无耗传输线的行波状态有以下结论: ① 沿线电压和电流振幅不变, 驻波比ρ=1;  ② 电压和电流在任意点上都同相; ③ 传输线上各点阻抗均等于传输线特性阻抗。 ④由馈源送到长线的能量，全部被负载吸收。   第四页，共二十五页，2022年，8月28日 1、2 纯驻波状态 纯驻波状态就是全反射状态,也即终端反射系数|Γl|=1。在此状态下,负载阻抗必须满足： 由于无耗传输线的特性阻抗Z0为实数,因此要满足式（3-3）,负载阻抗必须为： 短路（Z1=0） 开路（Zl→∞） 纯电抗（Zl=jXl） （3-3） 第五页，共二十五页，2022年，8月28日 纯驻波状态 三种情况之一。在上述三种情况下,传输线上入射波在终端将全部被反射, 沿线入射波和反射波叠加都形成纯驻波分布,唯一的差异在于驻波的分布位置不同。 终端负载短路时,即负载阻抗Zl=0,终端反射系数Γl=-1,而驻波系数ρ→∞,此时,传输线上任意点Z处的反射系数为Γ(z)=-ej2βz,则： U(z)=j2A1sinβz I(z)= cosβz （3-4） 终端短路 第六页，共二十五页，2022年，8月28日 纯驻波状态 设 ,考虑到时间因子ejωt,则传输线上电压、电流瞬时表达式为：? u(z,t)=2|A1|cos(ωt+φ0+ ]sinβz i(z, t)= cos(ωt+φ0)cosβz 此时传输线上任意一点z处的输入阻抗为：   Zin(z)=jZ0tanβz （3-5） （3-6） 下图给出了终端短路时沿线电压、电流瞬时变化的幅度分布以及阻抗变化的情形。对无耗传输线 第七页，共二十五页，2022年，8月28日 纯驻波状态 终端短路线中的纯驻波状态 第八页，共二十五页，2022年，8月28日 纯驻波状态 终端短路情形有以下结论: 沿线各点电压和电流振幅按余弦变化,电压和电流相位差 90°,功率为无功功率,即无能量传输; 在z=nλ/2(n=0,1,2,…)处电压为零,电流的振幅值最大且等于2|A1|/Z0,称这些位置为电压波节点, 在z=(2n+1）λ/4(n=0,1,2,…)处电压的振幅值最大且等于2|A1|,而电流为零,称这些位置为电压波腹点; 传输线上各点阻抗为纯电抗,在电压波节点处Zin=0,相当于串联谐振,在电压波腹点处|Zin|→∞,相当于并联谐振； 第九页，共二十五页，2022年，8月28日 纯驻波状态 在0＜z＜λ/4内,Zin=jX相当于一个纯电感； 在λ/4＜z＜λ/2内,Zin=-jX相当于一个纯电容； 从终端起每隔λ/4阻抗性质就变换一次,这种特性称为λ/4阻抗变换性。  终端开路 终端开路时 ，终端产生全反射有 ，则线上任意一点的电压、电流为 第十页，共二十五页，2022年，8月28日 纯驻波状态 也可表示为： 沿线电压电流的瞬时值表示式为： 线上任意一点的输入阻抗为： 第十一页，共二十五页，2022年，8月28日 纯驻波状态 开路线和短路线上电压、电流呈驻波分布，表示开路线和短路线只储存能量而不传输能量。对于终端开路传输线特性的分析可以仿照短路线进行，只需