如果終端負(fù)載阻抗等于均勻線的特性阻抗，即Z2=Zc，則均勻線的電壓與電流都沒有反向行波而只有正向行波存在。這種工作狀態(tài)稱為負(fù)載與傳輸線相匹配的狀態(tài)。

反向行波的存在是由于正向行波的傳輸線終端受到不與線路相匹配的負(fù)載的反射而引起的。反向行波又稱為反射波，正向行波又稱為入射波。第1頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月1

)(j)(

),(0222=?=￥==N2XZZZ純電抗，開路短路當(dāng)：終端反射系數(shù)

終端反射系數(shù)為均勻線終端，電壓的反射波相量與入射波相量之比，或者該處電流的反射波相量與入射波相量之比。終端反射系數(shù)注意反射系數(shù)是一個(gè)復(fù)數(shù)，反映了反射波與入射波在幅值和相位上的差異；反射系數(shù)的大小與傳輸線特性阻抗和終端負(fù)載阻抗有關(guān)；全反射匹配0

C2=?=N2ZZ當(dāng)：第2頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)于終端匹配的均勻線，其終端反射系數(shù)工作在匹配狀態(tài)下的傳輸線稱為無反射線。第3頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月從無反射線上任意一處向線路終端看去的等效阻抗等于傳輸線的特性阻抗：始端電壓、電流相量

線上任意一處的電壓、電流相量第4頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月x0U,IU1I1U2I2l電壓、電流的有效值沿線變化規(guī)律第5頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月終端負(fù)載吸收的功率為傳輸線的自然功率

線路始端輸入的功率為輸電效率為輸電效率第6頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§5-5無損耗線·駐波一、無損耗線構(gòu)成傳輸線的導(dǎo)體是理想導(dǎo)體R0=0，線間的介質(zhì)是理想介質(zhì)G0=0，這種傳輸線稱為無損耗傳輸線。當(dāng)近似當(dāng)作無損耗線第7頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月分析電壓、電流行波沿線傳播是不衰減的；行波的相移常數(shù)與角頻率成正比，行波的相速與頻率無關(guān)，僅決定于傳輸線的原始參數(shù)；無損耗線的特性阻抗是純電阻性的，且與頻率無關(guān)。無損耗線上第8頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月無損耗線上距終端x

處電壓相量與電流相量

第9頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月0x’lbaZZ2無損耗線上距終端x

處的輸入阻抗結(jié)論輸入阻抗和傳輸線的特性阻抗、工作頻率、傳輸線的長(zhǎng)度l及終端負(fù)載有關(guān)。第10頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月終端匹配的無損耗線0xU,IU1I1第11頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月用終端邊界條件表示用始端邊界條件表示用終端邊界條件表示用始端邊界條件表示終端匹配的有損耗線終端匹配的無損耗線第12頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

終端開路的無損耗線設(shè)討論無損耗線在終端不匹配時(shí)的幾種特殊工作狀態(tài)終端開路時(shí)的電壓電流第13頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月電壓波腹電壓波節(jié)電流波節(jié)電流波腹第14頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月電壓電流有效值沿線分布圖第15頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月駐波

電壓與電流的波腹和波節(jié)的位置固定不變，這樣的電壓波與電流波稱為駐波。兩個(gè)等速而反向行進(jìn)的等幅正弦行波相疊加，便形成駐波。

第16頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月第17頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月終端開路時(shí)輸入阻抗輸入阻抗具有純電抗性質(zhì)分析容性感性

3/42/4/4Z(x)ol用等于四分之一波長(zhǎng)的開路線作為理想的串聯(lián)諧振電路。第18頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月終端短路的無損耗線

終端短路的無損耗線上也形成駐波。

終端短路時(shí)電壓電流開路時(shí)線路終端為電壓波腹、電流波節(jié)；短路時(shí)線路終端為電流波腹、電壓波節(jié)。第19頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月電壓波節(jié)、電流波腹位于

電壓波腹、電流波節(jié)位于

第20頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月電壓電流有效值沿線分布圖第21頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

3/42/4/4Z(x)ol終端短路時(shí)輸入阻抗輸入阻抗具有純電抗性質(zhì)。分析感性容性用等于四分之一波長(zhǎng)的短路線作為理想的并聯(lián)諧振電路。第22頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月第23頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月終端接電感等效為原傳輸線延長(zhǎng)l

(</4)的短路情況。jXL等效ljXL終端接電容等效為原傳輸線延長(zhǎng)l

(</4)的開路情況。-jXC等效l-jXC一個(gè)純電抗元件總可以用一段終端短路或開路的無損耗線等效代替。分析第24頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

接/4線段

負(fù)載阻抗經(jīng)過

/4無損耗傳輸線變換到輸入端后等于它的倒數(shù)與特性阻抗平方的乘積。利用

/4線的這一阻抗特性可作成

/4阻抗變換器，以達(dá)到傳輸線阻抗匹配。ZCRZCR/4ZC1Z當(dāng)Z2=R,分析終端匹配接入

/4無損線第25頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月例1使用/4阻抗變換器使圖示負(fù)載和傳輸線匹配，確定/4線的特性阻抗。解:A64

/4ZC=50

25

ZC2ZC1/4B匹配時(shí)第26頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月終端接純電抗負(fù)載的無損耗線

Z2=jX2

入射波在終端發(fā)生全反射。

終端開路、短路和接純電抗負(fù)載的無損耗線上，沿線電壓、電流的分布均形成駐波。第27頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月從能量角度來分析傳輸線的駐波工作狀態(tài)的特點(diǎn)：

能量不能從電源端傳遞到負(fù)載端，因?yàn)榻K端開路、短路和接純電抗元件時(shí)都無能量消耗。但在每個(gè)電壓波節(jié)與電流波節(jié)之間的長(zhǎng)度的范圍內(nèi)，存在著電場(chǎng)能量與磁場(chǎng)能量不斷相互轉(zhuǎn)化的過程。

終端匹配的無損耗線，沿線只存在一個(gè)不衰減的正向行波，這是無損耗線的行波工作狀態(tài)，其特點(diǎn)是正向行波將能量單方向地從電源端傳輸?shù)截?fù)載端。

當(dāng)無損耗線終端接以任意負(fù)載時(shí)，線路的工作狀態(tài)一般既不是單純的駐波工作狀態(tài)，也不是單純的行波工作狀態(tài)，而是二者的疊加。換言之，既有沿線電磁場(chǎng)能量的振蕩，又有能量從電源端傳輸?shù)截?fù)載端供負(fù)載消耗。第28頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月有損耗線無損耗線傳播常數(shù)特性阻抗相移速度電壓電流小結(jié)第29頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月終端匹配終端開路終端短路無損耗線第30頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月無損耗均勻傳輸線的工作狀態(tài)行波狀態(tài)

傳輸線終端所接負(fù)載不同，反射系數(shù)就不同，線上波的分布即傳輸線的工作狀態(tài)不同。按照不同負(fù)載，可將傳輸線的工作狀態(tài)分為行彼、駐波和行駐波三種類型。傳輸線上只有入射波b.傳輸線無限長(zhǎng)a.傳輸線處于匹配狀態(tài)特點(diǎn)沿線電壓、電流振幅不變；沿線電壓、電流同相位；電源發(fā)出的能量全部被負(fù)載吸收，傳輸效率最高；沿線的入端阻抗為：第31頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月駐波狀態(tài)傳輸線上出現(xiàn)全反射b.終端開路a.終端短路c.終端接純電抗終端開路終端短路第32頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月特點(diǎn)沿線電壓、電流無波動(dòng)性，振幅是位置x的函數(shù)，最大值和零值出現(xiàn)的位置固定不變，稱為駐波。電壓和電流在時(shí)間上相差90o，沿線無能量傳播，電能與磁能在

/4空間相互轉(zhuǎn)換。電壓和電流在空間上相差

/2

，電壓波腹點(diǎn)為電流波節(jié)點(diǎn)。有效值沿線分布。出現(xiàn)有效值最大點(diǎn)稱為波腹，有效值最小點(diǎn)稱為波節(jié)。終端開路時(shí)線路終端為電壓波腹、電流波節(jié)；終端短路時(shí)線路終端為電流波腹、電壓波節(jié)。第33頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月例2有一對(duì)位于空氣中的無損耗均勻線，其長(zhǎng)度為7m，特性阻抗為100

。始端所接正弦電壓源的電壓為線路處于穩(wěn)定狀態(tài)。試分別解答以下問題：(a)如果線路終端接以電阻為R2=100

的集中參數(shù)電阻負(fù)載，求電源電流i1(t)和負(fù)載電流i2(t)，并繪出電壓、電流有效值的沿線分布圖；(b)如果線路終端短路，求傳輸線始端電流有效值I1和終端電流有效值I2，并繪出電壓、電流有效值的沿線分布圖(標(biāo)出各波腹、波節(jié)的坐標(biāo)以及電壓、電流波腹的大小)。解：(a)第34頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月因R2=Zc，負(fù)載與傳輸線匹配。線上任意一處的輸入阻抗均等于特性阻抗，故始端電流相量為終端電流相量為第35頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月U,I3V30mAUI70電壓、電流有效值的沿線分布圖第36頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月(b)終端短路時(shí)始端輸入阻抗為無損耗線處于駐波工作狀態(tài)。始端電流有效值為終端電流有效值為第37頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月電壓、電流有效值的沿線分布圖電壓波腹的有效值為

電流波腹的有效值

第38頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月例3兩條架空無損耗均勻傳輸線的波阻抗分別為Zc1=300

、Zc2=200

，長(zhǎng)度l1=/4、l2