08_6_2_1p
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O
简谐信号源激励的传输线 ~ 可以不记,但要会求
V+e I +e
V+ = = Zc , I+
V−e I −e
− jω L0C0 x
− jω L0C0 x
V− = = −Zc I−
§6-2-2 传输线上的波动
反射系数
负载处的电压/电流反射系数
复习
V− ZL − Zc ρV (0) = = V+ ZL + Zc
§6-2-3 传输线的阶跃响应
简谐信号激励下的传输线:
⎧V (x) = V+e jω L0C0 x + V−e− jω L0C0 x ⎪ ⎪ 入射波 反射波 ⎨ ⎪ jω L0C0 x − jω L0C0 x ⎪ ( ) = + I x I e I e + − ⎩
入射波 反射波
− j 2ω L0C0 x L0C0 x
⎛ N ⎞⎤ Z c sinh ⎜ ∑ γ i ⎟ ⎥ ⎝ i =1 ⎠ ⎥ ⎛ N ⎞ ⎥ cosh ⎜ ∑ γ i ⎟ ⎥ ⎝ i =1 ⎠ ⎦
§6-2 均匀无耗传输线
无耗微传输线的等效电路和传输特性参量
Zc = L0 C0
复习
ZL dx
dγ = jω L0C0 dx = γ 0dx
O
x
1 L0dx 2
§6-2-3 传输线的阶: jω Æ s
X
s L0C0 x − s L0C0 x ⎧ ( ) V x , s V e V e = + ⎪ + − ⎨ s L0C0 x −s L0C0 x ⎪ ( ) I x , s I e I e = + + − ⎩ s ⎧ ( ) V s V e = ⎪1 + ⎨ s ⎪ ( ) I s I e = + ⎩1 L0C0 l L0C0 l
ZL ZiL (x) X l x O
1 + ρv (0)e V (x ) Z iL ( x ) = = Zc − j 2ω I (x ) 1 − ρv (0)e
入射波和反射波的定义仅仅以传播方向来定,但是: 反射现象到底发生在哪里?是传输线中还是在端口? 入射波和反射波中是否各自包含有不同的成分? 波在传输线中的传播和反射到底是如何进行的? 对暂态响应 的研究将回 答这些问题
§6-1 对称网络的传输特性
互易对称网络的A参量和传输特性参量
互易对称网络的A参量满足:
复习
⎧a11a22 − a12a21 = 1 ⎨ ⎩a11 = a22
Zc sinhγ ⎤ ⎡a11 a12 ⎤ ⎡ coshγ = ⎢ −1 A=⎢ ⎥ ⎥ Z sinh γ cosh γ a a ⎣ 21 22 ⎦ ⎣ c ⎦ a12 Zc = ± a21
Zo − Zc Zo + Zc
§6-2-3 传输线的阶跃响应
V1(s)的分解
ZiL (l ) Zc 1+ ρv (0)e−2sτ V1 (s) = e(s) = e(s) −2 sτ ZiL (l ) + Zo Zo + Zc 1− ρv (l )ρv (0)e
+∞ Zc −2 sτ ⎧ −2sτ k ⎫ ( ) ( ) e(s) 1+ ρv (0)e ρ l ρ 0 e = ⎬ ⎨∑ v v Zo + Zc ⎭ ⎩k =0
§6-2-3 传输线的阶跃响应
s域分析 暂态响应 目的:通过暂态分析研究波动的建立过程,揭示反射现 象发生的实质
§6-2-3 传输线的阶跃响应
研究正弦稳态响应的不足
A1cos(ωt+ϕ1) A2cos(ω(t-τ)+ϕ1) A1cos(ωt+ϕ1)+A2cos(ω(t-τ)+ϕ1) t t t
相同频率的简谐波的叠加仍就是同频的简谐波,只是改变幅度和相位 而已。 从叠加后的简谐波中无法看出叠加前的各个成分。
ρV (0) = ρ I (0) = 0
Z iL ( x ) = Z c
~无反射波存在 ~任何地方的输入阻抗都为特性阻抗
终端开路(ZL= ∞ )时: 终端短路(ZL=0 )时:
ρV (0) = 1 = − ρ I (0)
⎛ 2π ⎞ ⎛ 2π ⎞ Z iL (x ) = Z c coth⎜ j x ⎟ = − j ctg⎜ x⎟ ⎝ λ ⎠ ⎝ λ ⎠ ⎛ 2π Z iL (x ) = Z c tanh⎜ j ⎝ λ ⎞ ⎛ 2π x ⎟ = j tg⎜ ⎠ ⎝ λ ⎞ x⎟ ⎠
§6-2-2 传输线上的波动
传输线中的波动
4πx ⎧ −j ⎞ jω L0C0 x ⎛ λ ⎟ ⎜ ⎪V (x) = V+e ⎟ ⎜1+ ρv (0)e ⎪ ⎠ ⎝ ⎨ 4πx −j ⎞ ⎪ jω L0C0 x ⎛ λ ⎟ ⎜ ⎪I (x) = I +e ⎟ ⎜1+ ρI (0)e ⎠ ⎝ ⎩
复习
Z L − Zc ρV (0) = = −1 Z L + Zc
ZL = 0
λ/2 λ/4
负载端短路的电压波和电流波
Z L − Zc ρI (0) = − =1 Z L + Zc
电压波腹(振幅最大)对应于 电流波节(振幅为零) 电流波腹(振幅最大)对应于 电压波节(振幅为零)
负载端开路:
ZL = ∞
ρV (0) = 1
入射波 反射波 X l x
0 0 0 0
复习
入射波 反射波
ZL
其中
⎧V+ = (2ZL )−1 (ZL + Zc )V (0) ⎪ −1 ⎪V− = (2ZL ) (ZL − Zc )V (0) ⎨ −1 ( ) (ZL + Zc )I (0) I 2 Z = ⎪+ c ⎪ −1 ( ) (ZL − Zc )I (0) I 2 Z = − c ⎩−
ZL
X
l
x
O
简谐信号源激励的传输线
4πx −j ⎛ ⎞ λ ⎟ = 0 电压/电流的反射波与入射波同相叠加,振幅最大 arg ⎜ ⎜ ρ v / I (0 )e ⎟ ⎝ ⎠ 4πx −j ⎛ ⎞ λ ⎟ = π 电压/电流的反射波与入射波反相叠加,振幅最小 arg ⎜ ⎜ ρ v / I (0 )e ⎟ ⎝ ⎠
( ZL coshγ + Zc sinhγ ) V1 ZiL = = Zc (ZL sinhγ + Zc coshγ ) I1
ZiL = Zc ZiL = Zi 0 = Zc tanhγ ZiL = Zi∞ = Zc cothγ
Zc2 = Zi 0 Zi∞
§6-1 对称网络的传输特性
特性阻抗匹配的链联
1 L0dx 2
γ 0 = jω L0C0
~ 单位长度的
传输常数
C0dx
L0 : 单位长度的电感 均匀无耗微传输线的等效电路 C0 : 单位长度的电容
§6-2 均匀无耗传输线
均匀无耗传输线的基本参数
特性阻抗 传输常数
L0 Zc = C0
复习
ZL
γ (l ) = γ 0l = jω
1 v= L0C0
⎧V+ + V− = V (0) ⎪ Z L − Zc ⎨V− ( ) ⎪V = ρV 0 = Z + Z L c ⎩ +
传输线的任何位置都没有反射。
⎧I + + I − = I (0) ⎪ Z L − Zc ⎨ I− ⎪ I = ρI (0) = − Z + Z L c ⎩ +
~ 利用反射系数求V-,V+
ρ v (0 ) = − ρ I (0 )
电压振幅最大的地方电流振幅最小,反之亦然
−j 4π
ρV / I (x) = ρV / I (0)e
λ
x
振幅变化周期为λ/2, 振幅最大和最小处间隔λ/4。
§6-2-2 传输线上的波动
传输线中的驻波
ρ v (0 ) = 1
复习
V(x) X 0 I(x)
负载端短路:
ρV (0) = −1 = − ρ I (0)
第六章:链式网络中的传播过程
§6-1 对称网络的传输特性 §6-2 均匀无耗传输线
传输线的参量 传输线上的波动 传输线的阶跃响应
§6-3 分布参量元件
§6-2-3 传输线的阶跃响应
§6-2-2 传输线上的波动
频域分析(复数解法) 稳态响应
特性阻抗:
选择符号使Zc实部为正。
传输常数:
⎛ a12 ⎞ γ = ln⎜ ⎜ a11 + Z ⎟ ⎟ = ln(a11 + a21Zc ) c ⎠ ⎝
§6-1 对称网络的传输特性
输入阻抗
A参量 ⎧V1 = coshγ ⋅V2 + Zc sinhγ ⋅ I 2 ⎨ 方程 ⎩I1 = Zc−1 sinhγ ⋅V2 + coshγ ⋅ I 2
Zo ZL + e(s)
I1(s) V1(s) ZiL(l)
(
−2 s L C l
)
L0C0 l
e(s)
定义:
l τ = L0C0 l = v
~ 波从传输线一端传播到另一端所用的时间 ~ 输入端反射系数( 有别于前面的ρv(x)|x=l ) 对比ρv(0)可以看出ρv(l)的物理意义
ρv (l ) =
1 = 1 + x + x2 + L 1− x
[
] [
]
Zc e(s) Zo + Zc
~ 相对于e(t)无传输延时 ~ 在输入端激励起的初次入射波 e(t)
Zc Zo + Zc
Zc e(s)ρv (0)e−2sτ Zo + Zc