【文章內(nèi)容簡介】 （）終端反射系數(shù)與負(fù)載阻抗之間具有一定的關(guān)系，如下式： （） 駐波比及行波系數(shù) 當(dāng)終端負(fù)載阻抗不等于傳輸線的特性阻抗時，傳輸線上存在影響阻抗匹配的反射波，這種情況被稱為傳輸線特性阻抗與負(fù)載阻抗之間的不匹配，即失配。 反射系數(shù)不僅可以用失配程度來描述，同時可以用駐波比，即SWR來衡量。 電壓/（電流）的SWR的定義為：傳輸線上電壓/（電流）的最大值比最小值，即 （）反射系數(shù)與駐波比之間存在著一定的數(shù)學(xué)關(guān)系，即： （）或 （） 傳輸線反射波的相對大小在有些時候也可以用行波系數(shù)來表示。行波系數(shù)的定義為傳輸線上電壓/（電流）的最大值和最小值之間的比值，因此，行波系數(shù)和駐波比之間為倒數(shù)關(guān)系，即 （）由此可得，可以用駐波比，行波系數(shù)，反射系數(shù)的模值這三個參量來準(zhǔn)確的描述傳輸線上的反射波值的大小。 均勻無耗傳輸線工作狀態(tài)的分析 傳輸線的工作狀態(tài)從三個方面來描述，沿線電壓的的分布規(guī)律，電流的分布規(guī)律，以及阻抗的分布規(guī)律。均勻無耗傳輸線的工作狀態(tài)，隨著終端負(fù)載阻抗大小的改變和性質(zhì)的不同，可分為三種。 行波狀態(tài)（無反射情況） 當(dāng)傳輸線為半無限長或者當(dāng)負(fù)載阻抗等于傳輸線特性阻抗時，傳輸線上就沒有反射波得存在，因此傳輸線就會在行波狀態(tài)工作。 何為行波狀態(tài)，即負(fù)載吸收了全部的入射功率，即傳輸線與負(fù)載之間達(dá)到匹配。 在行波狀態(tài)下，線上的電壓的復(fù)數(shù)表達(dá)式與電流的復(fù)數(shù)表達(dá)式的數(shù)學(xué)關(guān)系式如下： （） （）行波狀態(tài)下有著如下的分布規(guī)律：（1） 線上電壓振幅，電流振幅值恒定，不發(fā)生變化。（2） 電壓行波相位與電流行波相位相等，均為時間與位置之間的函數(shù)，即 （）（3） 線上任意點處的輸入阻抗均相等，與其特性阻抗相等，即 （） 駐波狀態(tài)（全反射情況） 當(dāng)傳輸線終端在以下三種情況下，傳輸線終端的入射波將全部反射。第一種情況。短路時，即；第二種情況：開路時，即；第三種情況下。接純電抗負(fù)載即時。在以上幾種情況下沿線入射波與反射波相互疊加形成駐波分布。 何為駐波狀態(tài)，即負(fù)載對入射波功率的吸收為0，也可以說負(fù)載與傳輸線完全失配。駐波狀態(tài)下有。駐波狀態(tài)下的均勻無耗傳輸線有以下兩個特點:（1） 入射波波長等于駐波波腹值的二分之一，波節(jié)值等于零。電流波腹與電壓波節(jié)位于短路線終端；電壓波腹與電流波節(jié)則位于開路端；當(dāng)連接負(fù)載為純電抗時，終端既不是波腹也不是波節(jié)。（2） 傳輸線相同位置的電壓相位與電流相位之間相差時因此駐波狀態(tài)時，能量只能實現(xiàn)存儲而不能進(jìn)行能量的傳輸。 行駐波狀態(tài)（部分反射情況） 當(dāng)均勻無耗傳輸線終端連接一般復(fù)阻抗時。表明入射波幅度大于反射波幅度，負(fù)載只是吸收了部分的入射波功率，線上不僅存在著行波，而且存在著駐波，因此傳輸線此時的的工作狀態(tài)為行駐波狀態(tài)。負(fù)載與傳輸線之間的失配程度決定了行波和駐波的之間的大小關(guān)系。 在計算時為了使阻抗圓圖能與任意特性的阻抗相適用，所以我們均利用歸一化阻抗來處理圓圖上的阻抗。某點的歸一化阻抗和它的反射系數(shù)之間存在著一定的數(shù)學(xué)關(guān)系，即： () () 其中：和——任意點和負(fù)載的歸一化阻抗。根據(jù)上述關(guān)系在極坐標(biāo)系中可繪制出與之相應(yīng)的曲線圖，該圖稱為極坐標(biāo)圓圖，又名史密斯圓圖。 工程用史密斯圓圖Figure Engineering using Smith chart 等反射系數(shù)圓對于均勻無耗傳輸線，當(dāng)其特性阻抗=且終端負(fù)載阻抗為時，與終端相距處的反射系數(shù)為 () 其中 （） 由上式（）可以看出，復(fù)平面上的等反射系數(shù)模的軌跡是一個圓，這個圓以坐標(biāo)原點為中心、反射系數(shù)的模為半徑，我們叫這個圓為為等反射系數(shù)圓。又因為反射系數(shù)的模值，所以全部的等反射系數(shù)圓都位于單位圓內(nèi)。 等阻抗圓將代入式（）并化簡得 這里 （） （）式（）、（）可整理為如下兩個方程 （) （)顯然，上述兩個方程在復(fù)平面內(nèi)是以和為參量的一組圓的方程。式（)是以歸一化電阻為參量的一簇圓，我們稱之為等電阻圓。式（)是以歸一化電抗為參量的一簇圓，我們稱之為等電抗圓。阻抗圓圖就是將等電阻圓和等電抗圓在在同一張圖上表現(xiàn)出來。 傳輸線的阻抗匹配 在微波傳輸系統(tǒng)中，如果傳輸線與負(fù)載不相匹配，傳輸線上就會存在反射波，這一方面不僅會使傳輸線功率容量降低，另一方面也會增加傳輸線的衰減。因此，微波傳輸系統(tǒng)一定要實現(xiàn)阻抗匹配，從而減少傳輸損耗。匹配的概念可以分為兩種：共軛匹配和無反射匹配，下面分別介紹這兩種匹配。 共軛匹配 當(dāng)信號源內(nèi)阻和傳輸線的輸入阻抗之間互為為共軛值時即符合共軛匹配的要求。 無反射匹配 無反射匹配定義為：輸線的特性阻抗等于傳輸線上兩端的阻抗時，線上沒有反射波存在，也就是說傳輸線工作在行波狀態(tài)。無反射匹配包括信號源內(nèi)阻與傳輸線始端的匹配，負(fù)載阻抗與傳輸線終端的匹配兩部分。 阻抗匹配的方法一般看來，對于由信源、傳輸線和負(fù)載阻抗構(gòu)成的一個傳輸系統(tǒng)，在希望信號源輸出最大功率的時候，負(fù)載能夠全部吸收，就能實現(xiàn)高效穩(wěn)定的傳輸。實現(xiàn)阻抗匹配的核心就是是通過添加相應(yīng)的匹配網(wǎng)絡(luò)，讓其產(chǎn)生新的反射波，從而抵消掉原來網(wǎng)絡(luò)中已有的反射波。阻抗匹配從實現(xiàn)手段上經(jīng)常采用阻抗變換器法和分支匹配器法，從頻率上劃分為窄帶匹配和寬帶匹配。第3章 傳輸線問題的計算機(jī)輔助計算在微波工程中，我們經(jīng)常會遇到輸入阻抗、負(fù)載阻抗、反射系數(shù)和駐波比等參量的相關(guān)計算問題。這些問題，若采用公式計算，一般會遇到大量的復(fù)數(shù)計算，計算過程比較繁瑣。因此，如何比較高效的解決傳輸線問題的相關(guān)計算，在實際應(yīng)用中由比較高的應(yīng)用價值。伴隨著計算機(jī)技術(shù)的普及與發(fā)展，計算機(jī)輔助分析（CAA)和計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD)技術(shù)已經(jīng)在各個工程領(lǐng)域中獲得了比較廣泛應(yīng)用。傳輸線問題也可以借助計算機(jī)來進(jìn)行相應(yīng)的輔助計算。通過第二章的傳輸線理論的概述，我們知道求解傳輸線問題一般都會有相應(yīng)的解析表達(dá)式，我們可以用MATLAB軟件很容易的將它們編制成為計算程序。下面列出了一些用MATLAB語言編制的求解傳