电信传输原理及应用第二章 有耗线的特性计算 2

多少？ ② 此时最小的反射系数及驻波比各为多少？ ③ 离终端最近的波节点位置在何处？ ④ 画出特性阻抗与驻波比的关系曲线。 解: ① 要使线上驻波比最小, 实质上只要使终端反射系数
的模值最小, 即 l 0, 而由式（1- 2- 10）得 z0
《微波技术与天线》
第一章 均匀传输线理论之•传输功率、效率与损耗
第一章 均匀传输线理论之•传输功率、效率与损耗
终端接不同性质的负载，均匀无耗传输线有三种工作状态：
(1) 当
时，传输线工作于行波状态。线上只有入射波存在，电压电
流振幅不变，相位沿传播方向滞后；沿线的阻抗均等于特性阻抗；电磁能量
全部被负载吸收。
(2)当ZL 0， 和
时，传输线工作于驻波状态。线上入射波和反射波
负载阻抗不等于传输线的特性阻抗时，称为不匹配负载。 不匹配负载将一部分功率反射回去，在传输线上出现驻
波。 当反射波较大时，波腹电场要比行波电场要大得多，容
易发生击穿，这限制了传输线能最大传输的功率，因此 要采取措施进行负载阻抗匹配。
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第一章 均匀传输线理论之•传输功率、效率与损耗
1.4 传输线的传输功率、效率与损耗
本节要点
传输功率 传输效率 损耗 功率容量
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第一章 均匀传输线理论之•传输功率、效率与损耗
1. 传输功率(transmission power)与效率
设均匀传输线特性阻抗为实数且传播常数 j ；
则沿线电压、电流的表达式为：
U (z) A1 eze jz le jzez
的振幅相等，驻波的波腹为入射波的两倍，波节为零；电压波腹点的阻抗为
无限大，电压波节点的阻抗为零，沿线其余各点的阻抗均为纯电抗；没有电

低于电源电压U0 ，于是电源又对第一个电容充电。而当第二个
电容充电到一定电压时又通过电感放电给第三个电容。这样一 步一步下去，一方面，前一个电容不断地通过电感放电给下一 个电容；另一方面，电源不断补充电荷维持一定的电压。这就 形成了在电路上的直流电压波。并且，正是由于电感对电流变 化的反抗作用和电容对电压变化的反抗作用，这种充电、放电 过程在线上以有限的速度传播， 而不是瞬时传递的。
(U L

ILZc )
U
0

反射波电压振幅
1 2
(U L

I
L
Z
c
)


I
0

入射波电流振幅
1 2
IL

UL Zc


(2-6)
I
0
反射波电流振幅
1 2
IL
UL Zc


第2章 传 输 线
则得
U I

U
0
虑到v=Δz/Δt，则上两式可写为
U LvI
I

CvU

(2-1)
从这两式出发， 经过简单的代数运算， 可以得到以下几 个重要结果：
第2章 传 输 线
特性阻抗为 单位是Ω(欧姆)。
UL Zc I C
(2-2)
波速(相速)为 v 1
(2-3)
LC
单位是m/s(米/秒)。在正弦波的情况下，由第1章1.3节式 (1-9)可得相移常数为
第2章 传 输 线 在一般情况下，线上任一点处的电压和电流都是入射波和 反射波之和，即两个相反方向的行波之和：
U Ae jz Be jz

基本情况
▪通信的3项基本指标 –有效性：是指在占有尽可能少的信道资源[=?]，如频段、 时隙和功率等的条件下尽可能多地传送信源的信息，是通 信的数量上的指标。 –可靠性：主要是指在传输过程中抵抗各类客观自然干扰的 能力，但是在特殊的军事通信中，它还包含抵抗人为设置 干扰的能力。 –安全性：主要是指在传输中的安全保密性能，即收端防窃 听、发端防伪造和篡改等的能力。
传播一般性分析计算（补充）
工程应用：以dB表示，有
[Lbs ]
10lg( 4d
)2
20lg( 4d
)
32.45
20 lg
d
20 lg
f
(dB)
式中，f为波长换算的相应的工作频率(MHz)，d为收发间距离 (km)。
分析及讨论：=>(上式的变化规律=？）
结论： 自由空间传播损耗只与工作频率、和传播距离d有关。当工作频率 提高一倍，或者说工作波长减小一半时，电波在自由空间的传播损 耗就增加6dB。同样，当传播距离加大一倍时，传播损耗也增加 6dB。
示意图： 视线传播的极限距离
视线传播极限距离（-->数学解决问题）
条件近似：d=R’sin(alpha),sin(alpha)=(1-cos2)(1/2) 地球等效半径Re远远大于天线高度，因此，自发射天线顶点A到
切点c的距离d1为[简推下式：余弦、正弦。角度转换]
同理：
d1 2Reht
d2 2Rehr
▪示例：
信道特征 •复杂动态 •变化大 •严重衰落
移动通信场强实测记录(f=160 MHz)
应对方法
▪各类新技术解决的问题： –针对移动信道的动态时变特性，为解决移动通信中的有效 性、可靠性和安全性的基本指标而设计的。。

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第2章 传输线理论
2.1 传输线方程和传输线的场分析方法
传输线： 一种将高频（或微波）能量从一处 传输到另一处的装置。
TEM TE TM 波
导波系统中的电磁波按纵向场分量的有无， 可分为以下三种波型(或模)：
(1) 横磁波(TM波)，又称电波(E波)： H 0 , E 0 z z (2) 横电波(TE波)，又称磁波(H波)： E 0 , H 0 z z (3) 横电磁波(TEM波)：
I z 1 z z Ae Ae 1 2 ZC
将终端条件U (0)=U2, I (0)=I2代入上式可得
U 2 A1 A2 1 I2 A1 A2 ZC
1 U ZI 解得： A 1 2 2 C2
1 A U ZI 2 2 2 C2
注：Z从终端起
将A1, A2代入整理后可得 :
Uz U h zI2ZCsh z 2c sh z I ch I z U z 2 2 Z C
均匀传输线的分布参数
•所谓均匀传输线是指传输线的几何尺寸、相对位置、 导体材料以及周围媒质特性沿电磁波传输方向不改变 的传输线，即沿线的参数是均匀分布的。 •一般情况下均匀传输线单位长度上有四个分布参数： 分布电阻R1、分布电导G1、分布电感L1和分布电容 C1。它们的数值均与传输线的种类、形状、尺寸及导 体材料和周围媒质特性有关。 •几种典型传输线的分布参数计算公式列于下表中。 表中μ、ε分别为双导线周围介质的磁导率和介电常 数。
•短线（short line）几何长度与工作波长λ相比可以忽 略不计，可用集总参数分析
• 二者分界：l/ λ > 0.01或0.05
集总参数电路与分布参数电路
［例1］50周市电，要做1∶1示波器看相位90°变化 的1/4波长，示波器幅面要从西安到北京(约