2013微波技术基础考查小论文.doc

2013微波技术基础考查小论文 姓名：杨坚 学号：1006044235 设有一均匀无耗传输线，其特性阻抗为Zc，当其终端有阻抗ZL时，测得线上的驻波比为S,当负载到第N(你的学号)电压波节点的距离为LN1，试讨论负载ZL的数学表达式。若负载到第N(你的学号)电压波腹点的距离为LN2，负载ZL的数学表达式又如何？请阐述题目中的几个已知参量的物理含义，并就特性阻抗Zc、终端负载阻抗ZL和驻波比S三个特性参量之间的关系或取值特点，讨论均匀无耗传输线的三种工作状态。 解： （1）传输线终端接任意负载ZL时，传输线各处Z的阻抗由下式求出 其中， ,。 （2）已知参量的物理含义、取值特点以及它们之间的关系 ? 特性阻抗为Zc : 在均匀无耗传输线中行波电压和行波电流之比，称为均匀无耗传输线的特性阻抗Zc ，它是表征传输线的一个参量，或者说对于行波所呈现的阻抗。 需要注意的是：均匀无耗线的特征阻抗是一个实数（纯电阻），单位：（欧）。但由于传输线所填充的介质、线的横向尺寸和横截面内电磁场的分布状态，与线的长度无关，而且，可近似认为与频率无关。 ? 驻波比S : 在均匀无耗传输线上，电压最大与最小振幅值之比，称为电压驻波比，电流最大与最小振幅值之比，称为电流驻波比。这两种驻波比在数值上是相等的。因此，可把驻波比S写为 在实际中，通常采用电压驻波比，简称驻波比（VSWR）。驻波比是从量的方面反映传输线上反射波情况的一重要参量，但它只反映了反射波强弱的程度，并不反映其相位关系。 取值范围： 0||1 , 1S , 0 K1 无反射时， ||=0, s=1 K＝1 全反射时， ||=1，纯驻波，s=?,K=0 部分反射时，为行驻波，介于两者之间 ? 终端负载阻抗ZL : 在实际应用中的传输线，其终端总是接有负载的（如，各种元器件或各种设备等）。当一有限长的传输线终端接有各种不同的负载时，电压波和电流波在线上的传播规律，以及加载传输的特性都会有所不同，这就对负载或传输线的设计提出要求，需要采取某些措施来满足要求（例如，阻抗匹配等）。 （3）均匀无耗传输线的三种工作状态 根据终端负载ZL的情况，传输线有三种工作状态：行波状态，纯驻波状态，行驻波状态。 （一）行波状态 当ZL=Zc或传输线为无限长时，信号源传向负载的能量将被负载完全吸收，而无反射，此时称传输线工作于行波状态，或者说，传输线与负载处于匹配状态。 UL和IL已知时,且ZL＝Zc时，无反射 行波状态下电流和电压的瞬时值 重要参量特性： （二）纯驻波状态：当终端短路（ZL=0）、开路(ZL=)或接纯电抗性负载时，由于负载不吸收能量，因此，信号源传向负载的入射波在终端产生全反射，线上的入射波与反射波相叠加，从而工作在纯驻波状态。此时的传输线以不能传输能量，而只是储存能量。 （1）终端短路/短路线 a)、瞬时值形式 b）、沿线电压和电流的复振幅随空间变化规律 电压波腹点/电流波节点： 电压波节点/电流波腹点： c）、时间变化规律：沿线分布规律不随t变化 d)、输入阻抗 （2）终端开路/开路线 a)、 瞬时值形式 b)、沿线电压和电流的时空相位分别处于两个独立因子，且始终分别相差/2，分布规律与短路线类似，仅电压和电流位置调换 c)、输入阻抗： （Zin是纯电抗， 按负余切变化） （3）纯电抗性负载 纯电抗性负载可用一有限长的短/开路线代替，沿线电压和电流分布规律可用一段短/开路线替负载的电抗值，从而得到相应的分布图 例如：ZL＝＋jXL时，可用一段小于?/4的短路线代替 ZL＝-jXL时，可用一段小于?/4的开路线代替 （4）纯驻波状态重要参数： ||=1， s=, K=0 （三）行驻波状态：当传输线终端接有复数阻抗ZL＝RL＋jXL，此时从信号源传向负载的能量一部分被负载所吸收，另一部分被反射回去，即是说，介于行波与纯驻波之间的一种状态，因此，称为行驻波状态。 （1）反射系数是一个复数