精選微波技術小論文
1、 設有一均勻無耗傳輸線,其特性阻抗為Z0,當其終端有阻抗ZL時,測得線上的駐波比
為S,當負載到第N(你的學號)電壓波節點的距離為LN1,試討論負載ZL的數學表達式。若負載到第N(你的學號)電壓波腹點的距離為LN2,負載ZL的數學表達式又如何?請闡述題目中的幾個已知參量的物理含義,并就特性阻抗Z0、終端負載阻抗ZL和駐波比S三個特性參量之間的關系或取值特點,討論均勻無耗傳輸線的三種工作狀態。 解:
(1)已知參量物理含義:
特性阻抗:又稱“特征阻抗”,它不是直流電阻,屬于長線傳輸中的概念。在高頻范圍內,信號傳輸過程中,信號沿到達的地方,信號線和參考平面(電源或地平面)間由于電場的建立,會產生一個瞬間電流,如果傳輸線是各向同性的,那么只要信號在傳輸,就始終存在一個電流I,而如果信號的輸出電平為V,在信號傳輸過程中,傳輸線就會等效成一個電阻,大小為V/I,把這個等效的電阻稱為傳輸線的特性阻抗Z0.
均勻無耗線的特征阻抗是一個實數(純電阻)。但由于傳輸線所填充的介質、線的橫向尺寸和橫截面內電磁場的'分布狀態,與線的長度無關,而且,可近似認為與頻率無關。
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駐波比 S :
駐波比全稱為電壓駐波比,又名VSWR和SWR,為英文Voltage Standing Wave Ratio的簡寫。在入射波和反射波相位相同的地方,電壓振幅相加為最大電壓振幅Vmax ,形成波腹;在入射波和反射波相位相反的地方電壓振幅相減為最小電壓振幅Vmin ,形成波節。其它各點的振幅值則介于波腹與波節之間。這種合成波稱為行駐波。駐波比是駐波波腹處的電壓幅值Vmax與波節處的電壓幅值Vmin之比。
或駐波比就是一個數值,用來表示天線和電波發射臺是否匹配。
如果 VSWR 的值等于1, 則表示發射傳輸給天線的電波沒有任何反射,全部發射出去,這是最理想的情況。即| L|=0, s=1 K=1
如果SWR 值大于1, 則表示有一部分電波被反射回來,最終變成熱量,使得饋線升溫。被反射的電波在發射臺輸出口也可產生相當高的電壓,有可能損壞發射臺。即
全反射時, | |=1,純駐波,s= ,K=0 終端負載阻抗ZL:電壓波和電: 當一有限長的傳輸線終端接有各種不同的負載時,
流波在線上的傳播規律,以及加載傳輸的特性都會有所不同,這就對負載或傳輸線的設計提出要求,需要采取某些措施來滿足要求(例如,阻抗匹配等)。
(2)討論負載ZL的數學表達式
1106044218期末作業
傳輸線段具有阻抗變換作用。當傳輸線特性阻抗一定時,傳輸線終端的負載阻抗與駐波參量一一對應。ZL可以通過直接測得VSWRS 和dmin來確定。
傳輸線阻抗是一種分布參數阻抗,阻抗與駐波參量的關系如下:
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當處于電壓波腹節點時,即
2 z L (2n 1) 即
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Zin zmax Rmax SZc
ZL ZC
S jtg LN1
LN1=1 jStg LN1+ (2*18+1)λ/2)
當處于電壓波節點/電流波腹節點,即
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Zin zmin Rmin KZc Zc/S
ZL
(3)均勻無耗傳輸線的三種工作狀態
傳輸線終端負載不同,有三種工作狀態,行波狀態,駐波狀態,行駐波狀態.
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Ⅰ 行波狀態(無反射)
當傳輸線為半無限長或負載阻抗等于傳輸線特性阻抗時,ΓL=0和Γ(z)=0,ρ
Zc jSZctg LN2
(LN2 =
S jtg LN2
+ (18λ)/2)
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