《简明微波》

西安电子科技大学微波技术研究所MICROWAVERESEARCHINSTITUE例题讲解第1讲微波概念第9讲Problems微波是电磁波，是一段特殊频率的电磁波！Maxwell方程组的物理意义：等号电-磁运算反映一种作用(Action)。空间-时间电磁转化有一个重要条件，即频率ω不对称性媒质矛盾HjEJEjHtBEJtDH西安电子科技大学微波技术研究所MICROWAVERESEARCHINSTITUE波技术和路技术不同：路技术local波技术全局路技术听话波技术不听话-传输线ProblemsdEdzkEdHdzkH22222200EAeAejkzjkz12EHk波技术中的波阻抗不同，空间中的波阻抗相同，微波不反射，波阻抗不同，微波产生反射。西安电子科技大学微波技术研究所MICROWAVERESEARCHINSTITUE第2讲传输线方程微波传输柱514t-9根金箍棒的重量！微波传输线必须走自己的路。DdJJSEH传输空间传输线方程也称电报方程。在沟通大西洋电缆(海底电缆)时，开尔芬首先发现了长线效应：uuztiizt(,)(,)西安电子科技大学微波技术研究所MICROWAVERESEARCHINSTITUEReview微波传输时发生了什么?电感、电容参数：г反射系数抓住主要矛盾：只研究传输Z方向。三维问题化简为一维问题！()()()()dUzjLIzdzdizjCUzdz支配方程通过频率把电流转化为电压的变化，又通过频率把电压转化成电流的变化－－相互转化。同时有位置的变化－－地点，产生波动；这就是本质。这就是传输线方程。注意此方程除了频率外只有一个参数Z,主要矛盾。西安电子科技大学微波技术研究所MICROWAVERESEARCHINSTITUEReview不同传输线的特征反映在哪里？这根传输线与哪根传输线的区别在哪里？我们要把一次特征量转化成传输相关的特征量二次特征量一次特征量L-单位长度电感C-单位长度电容012ppgLCLCLZCf二次特征量西安电子科技大学微波技术研究所MICROWAVERESEARCHINSTITUE第2讲传输线方程i(z)i(z+u(z)u(z+zz+zz)z)LzRzCzGzdudzRjLIZIdIdzGjCUYU()()dUdzjLIdIdzjCUdEdzjHdHdzjEdUdzUdIdzI22222200dEdzkEdHdzkH22222200,LCk西安电子科技大学微波技术研究所MICROWAVERESEARCHINSTITUE第2讲传输线方程UzAeAeIzzAeAejzjzjzjz()()()120121EzAeAeHzAeAejzjzjzjz()()()121210LZC边界条件•终端边界条件•源端边界条件•电源阻抗条件UzUlzjZIlzIzjUlZzIlz(')()cos'()sin'(')()sin'()cos'00UzUzjZIzIzjUZzIz()()cos()sin()()sin()cos000000西安电子科技大学微波技术研究所MICROWAVERESEARCHINSTITUE3.电源阻抗条件(已知),gglEZZ01202120gggjllEZAAZZAeA0000glglglZZZZ,ZZZZADDEZZZeADDEZeZZegggljlgljlggljl1100222020211()()()()II()000(0);();()gglllUEIZIlIUlIZ分别考虑源条件再考虑终端条件，构成线性方程组西安电子科技大学微波技术研究所MICROWAVERESEARCHINSTITUE0202(0)()(1)(0)gjlggjllEZuZZee2020220()()(1)()()(1)jzjljzglejlggljzjljzglejlgglEZeeeUzZZEeeeIzZZ注记：传输线方程通解中有两个常数，而源阻抗已知条件为有三个常数，这之间是否有矛盾?AA12和EZZggl、、观察可知，真正的独立参数为AA12,0(0)(0)(0)()(0)(0)1()((0)(0))jzjzjzjzUUUzUeUeIzUeUeZ西安电子科技大学微波技术研究所MICROWAVERESEARCHINSTITUE第3讲传输状态反映传输线任以何一点特性的参量是反射系数Γ和阻抗Z。ZlUlIlI`z0zU`z''1200''''1200000'011()()()22(')(')(0)(0)111()()()()221(')(')((0)jzjzjzjzlllljzjzjzjzjzjzlllljzUzAeAeUZIeUZIeUzUzUeUeIzAeAeUZIeUZIeZZZIzIzUeZ'(0))jzUe西安电子科技大学微波技术研究所MICROWAVERESEARCHINSTITUE)0'()0'()0'()0'(/)0'()0'()0'(/)0'()0'(zzzzIzIzzUzUzlll一率采用电压反射系数负载电流反射系数负载电压反射系数'')0'()0'()'(/)'()'('zjzjezUezUzUzUzz的电压反射系数任意出'2)'(zjlez系负载反射与输入反射关)]'(1)['()'()]'(1)['()'(zzIzIzzUzU一、传输线的反射系数和阻抗Z''''01()(0)(0)()((0)(0))jzjzjzjzUzUeUeIzUeUeZ西安电子科技大学微波技术研究所MICROWAVERESEARCHINSTITUE［性质］·反射系数的模是无耗传输线系统的不变量(3-3)·反射系数呈周期性(3-4)这一性质的深层原因是传输线的波动性，也称为二分之一波长的重复性。入射波电压与入射波电流之比始终是不变量Z0，反射波电压与反射波电流之比又是不变量-Z0|||)'(|lz)'()2/'(zgmz00(')/(')(')/(')UzIzZUzIzZ一、传输线的反射系数和阻抗Z'2)'(zjlez系负载反射与输入反射关''''01()(0)(0)()((0)(0))jzjzjzjzUzUeUeIzUeUeZ西安电子科技大学微波技术研究所MICROWAVERESEARCHINSTITUE2.阻抗Z/lllZUI)'(/)'()'('zIzUzZZ出输入阻抗任意00(')cos'sin'1(')sin'cos'llllUzzUjZzIIzjzUzIZ'tan'tan)'(000zjZZzjZZZzZll输入阻抗与负载阻抗关系［性质］·负载阻抗ZL通过传输线段变换成Z()，因此传输线对于阻抗有变换器(Transformer)的作用。'z'z终端阻抗cos'lzI阻抗有周期特性，周期是'tanz)'()2/'(zZmzZg000tan'(')tan'llZjZzZzZZjZz西安电子科技大学微波技术研究所MICROWAVERESEARCHINSTITUE第3讲传输状态行波状态，驻波状态，行驻波状态00000011')'()'()'()'(1)'(1)'('ZZZZZZzZzZZzZzzzZzZzllllll情况任意情况任意)]'(1)['()'()]'(1)['()'(zzIzIzzUzU西安电子科技大学微波技术研究所MICROWAVERESEARCHINSTITUE第3讲传输状态行波状态zjzjzjzjeIeZIUZzIeUeZIUzU000000000)(21)()(21)(0)(ZzZ全驻波状态【定理】传输线全反射的条件是负载接纯电抗短路状态10llZ，开路状态1llZ，()||()222l0ll22l0lRZX1RZX西安电子科技大学微波技术研究所MICROWAVERESEARCHINSTITUE第3讲传输状态sin~2)(sin~2)('sin2)'('cos2)'('cos2)'('sin2)'(zIzIzUjzUzIjzIzIzIzUzUzUjzUllllll开路状态短路状态tan)('tan)'('tan)'(000zjZzZzcjZzZzjZzZlje21西安电子科技大学微波技术研究所MICROWAVERESEARCHINSTITUE第3讲传输状态lllljlljXRZel1||||，其中z00UII,Z=R+XlllUUUmaxmin电压驻波比VSWR(VoltageStandingWaveRatio)||1||1lltan(')(')tan(')01jzzZzZjzz西安电子科技大学微波技术研究所MICROWAVERESEARCHINSTITUEReview000011)(ZXjZXjZZZZlllll011tan2ZXl'2'2011)'(zjlzjleeZzZ'2'2011)'(zjzjeeZzZ)'2()'2(011)'(llzjzjeeZzZlggz44'2011tan2ZXgz西安电子科技大学微波技术研究所MICROWAVERESEARCHINSTITUEReview''()'(')()(||)||sin'()ljzjzll1jjz2lllllUzUeeU1ej2Ue1z2''2)1()'(zjzjlleeUzU|)|1(|||)'(||)|1(|||)'(|minmaxllllUzUUzUminmax|)'(||)'(|||1||1zUzUll西安电子科技大学微波技术研究所MICROWAVERESEARCHINSTITUEReview(')(')||(')||(||)cos'()(||)sin'()(||)cos'()(||)sin'()tan(')tan(')llj2zl0j2zlllll0llll01eZzZ1e111zj1z22Z111zj1z221jzzZjzzllllllllljXRZjXRZZZZZZZZZ)()(000000lllllRZXRZX0101tantan'()l1z2llllRZXRZXgz0101tant