什么是微波

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等效阻抗是坐标的函数。右图可表示传输线等效阻抗一词的由来。 如果我们把从观察点到负载的传输线连同负载阻抗一起看成是一个系统,观察点处就是这个系统的输入端,

那么(1.3-13)式所定义的等效阻抗也就是这个系统的输入阻抗,故又记做Zin(z),如图1.3-3所示。 根据(1.3-2)式 ?(z)?Vr(z), Vi(z)图1.3-3 传输线的等效阻抗(输入阻抗)

(1.2-8)式 V(z)?Vi(z)?Vr(z)

I(z)?Ii(z)?Ir(z) 可改写成

V(z)?Vi(z)?Vr(z)?Vi(z)?1??(z)?I(z)?Ii(z)?Ir(z)?Ii(z)?1??(Z)? (1.3-14)

把上面两式代入到(1.3-13)式中,并考虑到(1.2-14)式

Vi(z)?Z0Ii(z),于是可得用反射系数表示的等效阻抗,即

Zin?Z(z)?Z01??(z) (1.3-15)

1??(z)可见,只要求得传输线上给定观察点处的反射系数,就可以求得该点的等效阻抗。

反之,如果已知理想传输线上某个观察点处的等效阻抗,也

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可以解出该点的反射系数,即

Z(z)?Z0Zin?Z0?(z)?? Z(z)?Z0Zin?Z0V(z)?VLcos?(z)?jILZ0sin?(z)把(1.2-12)式

VLI(z)?ILcos?(z)?jsin?(z)Z0V(z)代入到(1.3-13)式 Z(z)?

I(z)VL再把(1.3-1)式ZL?代入,则得无耗传输线上任意给定观

IL察点的等效阻抗为

VLcos(?z)?jILZ0sin(?z)Z(z)?VLILcos(?z)?jsin(?z)Z0ZLcos(?z)?jZ0sin(?z)ZL?jZ0tan(?z)?Z0?Z0Z0cos(?z)?jZLsin(?z)Z0?jZLtan(?z)

ZL?jZ0tan(?z)Z(z)?Z0 (1.3-17)

Z0?jZLtan(?z)2.理想传输线上等效阻抗的变化规律

因为无耗传输线上等效阻抗表达式是三角函数的复合函数。由于三角函数具有周期性,因而无耗传输线上的等效阻抗也必然具有周期性。

根据(1.3-17)式容易证明:任何距离为λp/2整数倍的观察

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点处等效阻抗彼此相等,即 Z(z?n?p2 )?Z(z) (1.3-18)

且任何距离为λp /4奇数倍的两个观察点的等效阻抗之间的关系为

?p??Z02 Z?z?(2n?1)?? (1.3-19)

4?Z(z)?在负载z=0处,等效阻抗Z(0)= ZL。于是与负载距离为λp/2整数倍和λp/4奇数倍的观察点处等效阻抗分别为 Z(?p2)?ZL (1.3-20)

Z02 Z()? (1.3-21)

4ZL?p

四. 行波系数和驻波系数

由于传输线上同时存在入射波和反射波,传输线上任何观察点处的电压和电流都是入射波和反射波相互叠加的结果。 在反射波电压与入射波电压相位相同的位置上,反射系数

Vrej?j(???)为正实数,合成波电压的振幅最大,称为电????ej?Vierrii压波腹点;而该点处反射波电流和入射波电流相位相反,合成波电流振幅最小,称为电流波节点。在电压波腹即电流波节点

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处的波腹电压和波节电流的振幅值分别为

Vmax?Vi ( 1?? )Imin?Ii ( 1?? ) (1.3-22)

同理,在反射波电压和入射波电压相位相反的位置上,反射系数为负实数,合成波电压振幅最小,形成电压波节;而该点反射波电流和入射波电流相位相同,合成波电流振幅最大,形成电流波腹。在电压波节即电流波腹点处的波节电压和波腹电流的振幅值分别为

Vmin?Vi ( 1?? )Imax?Ii ( 1?? ) (1.3-23)

而在其他位置上,合成波电压、电流的振幅值分别介于各自波腹点和波节点的振幅值之间。

传输线上的入射波和反射波都是行波,只是二者传输方向相反。由传输方向相反的行波叠加而成的合成波称为驻波。行波系数和驻波系数就是反映传输线上驻波电压、电流振幅起伏分布程度的两个参数。

行波系数:传输线上驻波波节电压与波腹电压的比值或驻波波

节电流与波腹电流的比值称为传输线的行波系数,即

k?VminImin? (1.3-24) VmaxImax行波系数是表征传输线上行波成分大小的一个参数。

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