第六章阻抗匹配VIP免费

§6.2等效阻抗§6.3阻抗不均匀性§6.4阻抗变换器§6.2等效阻抗一、微波传输线中的等效电压和等效电流二、微波传输线中的等效阻抗一、微波传输线中的等效电压和等效电流在平行双线传输线中，基本参量是电压和电流，它们具有明确的物理意义，而且可进行直接测量。在微波传输线中，分布参数效应显著，传输线横截面上的电压和电流已无明确的物理意义，不能测量。因此，欲将微波传输线与平行双线传输线进行等效，必须在微波传输线中引入等效电压和等效电流的概念。在微波系统中，功率是可以直接测量的基本参量之一。因此，可以根据微波传输线与等效平行双线传输线传输功率相等的原则来引入等效电压和等效电流。由波印亭定理可知，通过微波传输线的复功率为SSPsHEsHEd)(21d21TT上式中，ET，HT分别为电场和磁场的横向分矢量。上式表明，微波传输线中的纵向传输功率仅与电场和磁场的横向分矢量有关，而与它们的纵向分矢量无关。在平行双线传输线中，通过传输线的复功率为*21VIPSSPsHEsHEd)(21d21TTET=iEx+jEy，HT=iHx+jHyET=eE+eE，HT=eH+eH*21VIP微波传输线中的等效电压V(z)和等效电流I(z)分别与它的横向电场和磁场成正比，即ET(u,v,z)=e(u,v)V(z)HT=(u,v,z)=h(u,v)I(z)上式中，e(u,v)和h(u,v)是二维矢量实函数，它们表示工作模式的场在传输线横截面上的分布，分别称为电压波型函数和电流波型函数。SSPsHEsHEd)(21d21TTET(u,v,z)=e(u,v)V(z)HT=(u,v,z)=h(u,v)I(z)*21VIP上式中，e(u,v)和h(u,v)分别称为电压波型函数和电流波型函数；V(z)、I(z)是一维标量复函数，分别称为等效电压和等效电流。对于矩形波导，波型函数中的(u,v)代表(x,y)，对于圆形波导，(u,v)代表(,)。于是，功率表达式可以改写为shed)(21*SVIP上面两个功率公式相比较，可知波型函数应满足下面关系1d)(SsheSSPsHEsHEd)(21d21TTET(u,v,z)=e(u,v)V(z)HT(u,v,z)=h(u,v)I(z)*21VIPshed)(21*SVIP1d)(Sshe通过上面关系确定的等效电压和等效电流仍然不是惟一的。还必须规定传输线上等效电压与等效电流之比等于它所在横截面处的输入阻抗，即110inZZIV上式中，是该横截面处的电压反射系数，Z0是传输线的特性阻抗。因为反射系数是可以直接测量的，其值是惟一的，这样只要确定了Z0的值，V(z)和I(z)的值也就分别惟一地确定了。由电磁场理论可知，波导中的波(型)阻抗定义为该波型的横向电场与磁场的比值xyyxHEHEZWTMmn模(Emn模)和TEmn模(Hmn模)的波阻抗分别为2)(cWE1mnmnZ2)(cWH1mnmnZ上式中为介质中横电磁波的波阻抗，真空(空气)中0120。二、微波传输线中的等效阻抗矩形波导中主模TE10模的场表达式为zyxaEE10j0esinjzxxaaEH10j20esin21jzzxaaEH10j0ecos2由上式可求得矩形波导中主模TE10模的波阻抗为2WH2110aHEZxy从上式可以看出，TE10模的波阻抗只与宽边的尺寸a有关，而与窄边的尺寸b无关。2WH2110aZ对于宽边尺寸a相同、而窄边尺寸b不同的两段矩形波导，TE10模的波阻抗是相同的。但是，如果把二者连接在一起必然会发生反射。因此，还要引进矩形波导主模的等效特性阻抗的概念。这个参数可以通过行波状态下等效电压、等效电流和平均功率来求得。可是，矩形波导主模的等效电压和等效电流有不同的等效方法，因而得到的等效特性阻抗不是惟一的。在矩形波导宽壁中点(x=a)沿与y轴平行的方向对电场zyxaEE10j0esinj积分，可得到TE10波的等效电压振幅值zj-010ej)(bEzU矩形波导宽壁上的电流为JS=nH=j(iHx+kHz)=kHxiHz在波导宽壁上对纵向电流zxSzxaaEH10j20esin21jJ进行积分，可得到等效电流振幅值zaaEzI10j20e212j)(...