传输线理论
前言
本文章为【西北工业大学】微波技术与天线的课堂笔记。
参考视频https://www.bilibili.com/video/BV1oT4y1774h?
均匀无耗传输线的工作状态
对于均匀无耗传输线，终端接不同负载时的三种状态，主要区别在于入射波与反射波的状态。
- 行波状态 （反射系数等于0）
- 纯驻波状态 （反射系数等于1或-1）
- 行驻波状态 （部分反射）
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行波状态下的分布规律
- 线上的电压和电流的振幅恒定不变。
- 电压行波和电流行波同相，它们的位置时位置z和时间t的函数。
- 线上的输入阻抗处处相等，且等于特性阻抗。
- 反射系数为0，驻波比为1。
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如何到达行波状态？
端接负载等于传输线特性阻抗，或传输线为半无线长。
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如何达到纯驻波状态？
终端短路，开路或者接电抗性负载（负载Z是纯虚数）
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终端短路时
- 终端开路和电抗性负载的情况 上图分布图平移即可看出
- 终端短路变开路：接上四分之一波长的传输线
- 纯驻波状态的特点：
- 驻波波腹值为入射波的两倍，波节值为0，短路线终端为电压波节，电流波腹；开路线终端为电压波腹，电流波节；接纯电抗负载时，终端既非波腹也非波节。
- 沿线同一位置的电压电流之间相位差pi/2,所以驻波状态只有能量的存储没有能量的传输。
- 行驻波状态下，传输线上的振幅分布
- 电压驻波系数
- 行驻波状态的阻抗特性
- 行驻波状态的特点
- 阻抗的数值周期性变化，在电压的波腹点和电压的波节点，阻抗分别为最大值最小值，均为纯电阻。
- 每隔波长的四分之一，阻抗性质变换一次，每隔波长的二分之一，阻抗值重复一次。
史密斯圆图
阻抗圆图由等反射系数圆和等阻抗圆组成。
- 等反射系数圆
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归一化阻抗圆
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阻抗圆图的特点
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圆图上有三个特殊点：短路点（-1，0），开路点（1，0），匹配点（0，0）。（左短右开）
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圆图上有三条特殊线：圆图正实半轴（电压波腹点的轨迹），圆图负实半轴（电压波节点的轨迹），最外面的单位圆（纯电抗轨迹，全反射系数圆的轨迹）。
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圆上有两个特殊面：圆图实轴以上的上半平面（感性阻抗的轨迹）、实轴以下的下半平面（容性阻抗的轨迹）。
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圆上有两个旋转方向：从传输线上A点向负载方向移动时，则在圆图上由A点沿等反射系数圆逆时针方向旋转。从传输线上A点向波源方向移动时，在圆图上由A点沿等反射系数圆顺时针旋转。（顺源逆载）
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若传输线某一位置对应圆图的A点，则A点的读数为该位置的输入阻抗归一化的值（R+jX），若关于O点的A点对称点为A’点，则A’点读数为该位置的输入导纳归一化值（G+jB）。
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阻抗匹配
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为什么需要阻抗匹配？
- 如果传输线与负载不匹配，传输线上有驻波存在，会时传输线功率容量降低，会增加传输线的衰减。
- 如果传输线与负载不匹配，不仅会影响信号源的频率和输出稳定性，而且信号源不能给出最大功率。
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阻抗匹配的方法
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在传输线与负载之间加入一个阻抗匹配网络，通过匹配网络引入一个新的反射波来抵消原来的反射波。
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阻抗匹配最基本的方法是：四分之一波长阻抗变换器 和 分支匹配器。
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四分之一波长阻抗变换器
文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-767492.html
- 单支节调配器
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