均匀传输线传输线理论
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1.4 传输线的传输功率、效率与损耗传输线传输功率效率与损耗传输功率本节要点传输效率 损耗 功率容量Decibels (dB)作为单位功率值常用分贝来表示,这需要选择一个功率单位作为参考,常用的参考单位有1mW 和1W 。
如果用1mW 作参考,分贝表示为:=)mW (lg 10)dBm (P P 如1mW=0dBm 10mW=10dBm 1W=30dBm 0.1mW=−10dBm如果1W 作参考,分贝表示为:如1W=0dBW10W=10dBW0.1W=−10dBW)W (lg 10)dB (P P =插入损耗1.5 阻抗匹配阻抗匹配具有三种不同的含义,分别是负载阻抗匹配、源阻抗匹配和共轭阻抗匹配。
抗匹配源阻抗匹配和共轭阻抗匹配本节内容三种匹配阻抗匹配的方法与实现1. 三种匹配(impedance matching)入射波射波反射波Z 0Z lZ (1)g负载阻抗匹配:负载阻抗等于传输线的特性阻抗。
此时传输线上只有从信源到负载的入射波,而无反射波。
(2)源阻抗匹配:电源的内阻等于传输线的特性阻抗。
()阻抗内阻等传输线特性阻抗对匹配源来说,它给传输线的入射功率是不随负载变化的,负载有反射时,反射回来的反射波被电源吸收。
E gZ gZ in=Z g* E g负载阻抗匹配Z l =Z 0 Z =Z 信号源阻抗匹配g 0 共轭阻抗匹配Z in =Z g *匹配器1匹配器2*g in ZZ =Z in =Z 02. 阻抗匹配的实现方法隔离器或阻抗匹配衰减器负载匹配的方法:从频率上划分有窄带匹配和宽带匹配;从实现手段上划分有λ/4阻抗变换器法、支节调配法。
(1) λ/4阻抗变换器匹配方法此处接λ/4阻抗变换器lR Z Z 001=Z Z =0in电容性负载Z 0若是l 1λ/401Z Z =电感性负载又如何?Z 0Z 0Z 01ρR x =Z 0/ρZ i n =Z 0(2) 支节调配法(stub tuning)(2)(i)支节调配器是由距离负载的某固定位置上的并联或串联终端短路或开路的传输线(称之为支节)构成的。
传输线理论均匀传输线的传播常数γ:γ=()()C G L R j j 0000ωω++=α+j β式中α称为衰减常数,β称为相移常数,R 0 、 G 0 、 L 0 和 C 0分别为分布在传输线上的每米的电阻、电导、电感、电容。
均匀传输线的特性阻抗: Z c =C G L Rj j 0000ωω++ 传输线终端的反射系数:p=Z Z Z ZC L C L+- (Z L 为终端负载阻抗)当Z L =Z C 时,p=0,称为无反射匹配。
此时传输线的输入阻抗以及沿传输线任一点向终端看去的阻抗,都等于传输线的特性阻抗。
特性阻抗为Z C ,负载阻抗为Z L ,长度为ι的传输线的输入阻抗Z i :Z i =Z e e cl l p p γγ2211---+ 或用双曲线函数的形式表示为:Z i =Z Z Z Z Z C L C C Ll sh l ch l sh l ch γγγγ++由以上两式可以看出,对于同一负载Z L ,通过不同参数和不同长度的传输线接信号源,其输入阻抗是不同的。
因此,传输线可以作负载的阻抗变换器。
无损耗传输线R 0 =0 ,G 0=0的传输线称为无损耗传输线。
无损耗传输线的特性阻抗与传播常数: Z c =C L 0(是与频率无关的纯电阻) γ=j C L 00ω(α=0,β=C L 00ω)无损耗传输线上的驻波与驻波比设无损耗传输线终端负载阻抗为 Z L =R L +jX L ,则终端的反射系数为:p=Z Z Z ZC L C L+-=X Z R X Z R LC L L C L j j +++-))((=︳p ︱e j ϕ p 一般为复数。
除开Z L =∞(终端开路),Z L =0(终端短路)及R L =O (负载为纯电抗)外,都有︳p ︱<1,即在传输线终端及沿线各点,反射波的幅度都小于入射波的幅度。
反射波与入射波叠加,电压幅度沿线成为驻定的波浪式分布,这一现象称为线上存在驻波。