电磁场与微波技术电磁场与微波技术 Electromagnetic Field and Microwave Technology 乔立岩乔立岩 Email: qiaoliyan163.com Tel: 86413532/33 ext. 526 Office: 科学园科学园2A栋栋526 自动化测试与控制研究所自动化测试与控制研究所 第第4章章 传输线理论传输线理论 第三部分第三部分 微波技术基础微波技术基础 主要内容主要内容 4.1 传输线方程和传输线的场分析方法传输线方程和传输线的场分析方法 4.2 传输线的基本特性参数传输线的基本特性参数 4.3 均匀无耗传输线工作状态分析均匀无耗传输线工作状态分析 4.4 有耗传输线有耗传输线 4.5 史密斯阻抗圆图和导纳圆图史密斯阻抗圆图和导纳圆图 4.6 传输线的阻抗匹配传输线的阻抗匹配 4.3 均匀无耗传输线工作状态分析均匀无耗传输线工作状态分析 无耗传输线：无耗传输线： = ， = ， = ，=/ 传输线传输线的的三种三种工作状态工作状态： （1）行波行波状态状态 1 , 1 , 0 2 K （3 3）驻波）驻波状态状态 0 , , 1 2 K （2 2）行）行驻波状态驻波状态 ,10 2 ,110K 4.3.1 行波工作状态（无行波工作状态（无反射反射情况）情况） （1）= ，即，即 ，传输线无限长，传输线无限长 （2） = ，此时，此时= = ，负载匹配，负载匹配 0 11 j eUU 0 11 j eII （1）沿线个点电压和电流的振幅不变；）沿线个点电压和电流的振幅不变； （2）电压和电流的相位随）电压和电流的相位随z的增加连续滞后；的增加连续滞后； （3）沿线各点的输入阻抗均等于特性阻抗。）沿线各点的输入阻抗均等于特性阻抗。 负载匹配，无反射，能量完全传输到负载负载匹配，无反射，能量完全传输到负载 课程回顾课程回顾 传输线的基本特性参数传输线的基本特性参数 反射系数反射系数，驻波系数驻波系数和行波系数和行波系数 传输功率，功率容量，传输功率，功率容量，回波损耗回波损耗，插入损耗插入损耗 均匀无耗传输线工作状态分析均匀无耗传输线工作状态分析 行波（无反射）行波（无反射） 驻波（全反射）驻波（全反射） 行行驻波（部分反射）驻波（部分反射） 1 , 1 , 0 2 K 0 , , 1 2 K ,10 2 ,110K = + = = = + = = ( ) 1 1- 2 1 1 0 z z ZzZin 0 0 2 ZZ ZZ l l ) 2( 2 2- 2 2 ) ( ) ( zjzj ee zU zU z min max min max I I U U 4.3.2 驻波工作状态（全反射情况）驻波工作状态（全反射情况） （1）终端短路（）终端短路（= ，= ，= ） （a）沿线电压和电流的振幅随位置而）沿线电压和电流的振幅随位置而 变，在某些点，振幅永远为变，在某些点，振幅永远为0； （b）沿线各点电压和电流同时达到）沿线各点电压和电流同时达到 各自的最大值和零值，电压和电流分各自的最大值和零值，电压和电流分 布曲线随时间作上下振动，波并不前布曲线随时间作上下振动，波并不前 进（驻波）；进（驻波）； （c）= ( = ,)时电压为时电压为 0，电流振幅为最大值。（距终端，电流振幅为最大值。（距终端/ 整数倍处，电压波谷点、电流波腹整数倍处，电压波谷点、电流波腹 点）；点）； （d）= + /( = ,)时电压振幅为最大值，电流为时电压振幅为最大值，电流为 0。（距终端。（距终端/4奇数倍处，电压波腹奇数倍处，电压波腹 点、电流波谷点）；点、电流波谷点）； （e）电压和电流的振幅具有）电压和电流的振幅具有/的重复的重复 性；性； （f）瞬时电压和瞬时电流的时间相位）瞬时电压和瞬时电流的时间相位 差为差为 / ，表明传输线上没有功率传输；，表明传输线上没有功率传输； （g）终端短路线输入阻抗为）终端短路线输入阻抗为 = 终端短路的传输线上任一点的输入阻抗终端短路的传输线上任一点的输入阻抗 为纯电抗，且随位置而改变；为纯电抗，且随位置而改变； 当当 （终端（终端接大电阻接大电阻） = ，= ，= 。终端。终端接大于接大于特性阻抗的纯特性阻抗的纯 电阻性负载时，终端处为电压电阻性负载时，终端处为电压波腹点波腹点、电流、电流波谷点波谷点。 （3）= + （终端（终端接感性负载）接感性负载） （终端（终端接大电阻接大电阻） = ，=0，=/。终端为电压。终端为电压波腹点波腹点、电流、电流波波 谷点谷点； （3）= + （终端（终端接感性负载）接感性负载） ；电压；电压 最小点时（即电流最大点），最小点时（即电流最大点）， = ； （3）每隔）每隔/，阻抗性质变换一次；每隔，阻抗性质变换一次；每隔/，阻抗性质重复一次。，阻抗性质重复一次。 行波与驻波的相对行波与驻波的相对大小取决于大小取决于负载与传输线的失配程度负载与传输线的失配程度 4.4 有耗传输线有耗传输线 入射波和反射波的振幅将沿各自的传播方向按指入射波和反射波的振幅将沿各自的传播方向按指 数规律衰减，其衰减的快慢取决于衰减常数数规律衰减，其衰减的快慢取决于衰减常数 课程总结课程总结 均匀无耗传输线工作状态分析均匀无耗传输线工作状态分析 行波工作状态（无反射，行波工作状态（无反射，负载匹配负载匹配） 驻波工作状态（全反射）驻波工作状态（全反射） 终端短路终端短路 终端开路终端开路 终端接纯容性负载终端接纯容性负载 行驻波工作状态（部分反射）行驻波工作状态（部分反射） 小小电阻电阻 大大电阻电阻 感性负载感性负载 容容性负载性负载