传输线的传输功率效率与损耗学习教案

会计学1传输线的传输功率效率与损耗传输线的传输功率效率与损耗第一页，编辑于星期日：十二点 四十一分。 llk111第1页/共21页第二页，编辑于星期日：十二点 四十一分。 例 1- 3设有一无耗传输线, 终端接有负载Zl=40-j30(): 要使传输线上驻波比最小, 则该传输线的特性阻抗应取多少？ 此时最小的反射系数及驻波比各为多少？ 离终端最近的波节点位置在何处？ 画出特性阻抗与驻波比的关系曲线。 解: 要使线上驻波比最小, 实质上只要使终端反射系数的模值最小, 即 ,00zl而由式（1- 2- 10）得第2页/共21页第三页，编辑于星期日：十二点 四十一分。 将上式对Z0求导, 并令其为零, 经整理可得 402+302-Z02=0即Z0=50。 这就是说, 当特性阻抗Z0=50时终端反射系数最小, 从而驻波比也为最小。 212202200030)40(30)40(ZZZZZZlll第3页/共21页第四页，编辑于星期日：十二点 四十一分。2300131503040503040jejjZZZZll211ll 由于终端为容性负载, 故离终端的第一个电压波节点位置为 81441minlz 终端负载一定时, 传输线特性阻抗与驻波系数的关系曲线如图 1- 7 所示。其中负载阻抗Zl=40-j30 ()。由图可见， 当Z0=50时驻波比最小, 与前面的计算相吻合。 此时终端反射系数及驻波比分别为第4页/共21页第五页，编辑于星期日：十二点 四十一分。图 1- 7 特性阻抗与驻波系数的关系曲线第5页/共21页第六页，编辑于星期日：十二点 四十一分。第6页/共21页第七页，编辑于星期日：十二点 四十一分。n传输功率传输功率n传输效率传输效率 n损耗损耗 n功率容量功率容量n本节要点本节要点第7页/共21页第八页，编辑于星期日：十二点 四十一分。n设均匀传输线特性阻抗为实数且传播常数设均匀传输线特性阻抗为实数且传播常数 ；则沿线电压、电流的表达式为：；则沿线电压、电流的表达式为：jzzjlzjzzzlzjzZAzIAzUeeee)(eeee)(01j1)()(e1 e2)()(Re21)(in422021zPzPZAzIzUzPrzlztn传输线上任一点处的传输线上任一点处的传输功率传输功率为为第8页/共21页第九页，编辑于星期日：十二点 四十一分。图1-8 功率传输示意图第9页/共21页第十页，编辑于星期日：十二点 四十一分。e1 e2)(422021llltZAlP1 2)0(2021lLtZAPP llllttlPP2222ee10n传输线总长为传输线总长为l，则始端传输功率和负载吸收功率分别为则始端传输功率和负载吸收功率分别为)(lPPtLn传输效率传输效率(efficiency)传输线终端负载吸收到的功率传输线终端负载吸收到的功率PL与始端的传输功率与始端的传输功率Pt(l)之比，即之比，即第10页/共21页第十一页，编辑于星期日：十二点 四十一分。n对高频情况下一般有对高频情况下一般有 ，此时有，此时有1llll211122l2maxen当终端负载与传输线匹配时，此时传输效率最高，其值为当终端负载与传输线匹配时，此时传输效率最高，其值为n传输效率取决于传输线的长度、衰减常数以及传输线终端匹配情况。传输效率取决于传输线的长度、衰减常数以及传输线终端匹配情况。 第11页/共21页第十二页，编辑于星期日：十二点 四十一分。)mW(lg10)dBm(PP如1mW=0dBm 10mW=10dBm 1W=30dBm 0.1mW= 10dBmn如果如果1W作参考，分贝表示为：作参考，分贝表示为：如1W=0dBW 10W=10dBW 0.1W= 10dBW)W(lg10)dB(PP第12页/共21页第十三页，编辑于星期日：十二点 四十一分。n 传输线的损耗可分为回波损耗和插入损耗。传输线的损耗可分为回波损耗和插入损耗。 回波损耗回波损耗(return loss): 入射波功率与反射波功率之比入射波功率与反射波功率之比 )dB()686. 8(2lg20e1lg10lg10)(42inzPPzLlzlrr对于无耗线对于无耗线 )dB(lg20)(lrzL若负载匹配若负载匹配，则，则Lr，表示无反射波功率。表示无反射波功率。第13页/共21页第十四页，编辑于星期日：十二点 四十一分。包括：输入和输出失配损耗和其他电路损耗（导体损耗、介质损耗、辐射损耗）。包括：输入和输出失配损耗和其他电路损耗（导体损耗、介质损耗、辐射损耗）。若不考虑其他损耗，则若不考虑其他损耗，则 =0=0，有，有 (1)回波损耗和插入损耗虽然都与反射信号即反射系数有关，但回波损耗取决于反射信号本身的损耗，回波损耗和插入损耗虽然都与反射信号即反射系数有关，但回波损耗取决于反射信号本身的损耗，| l|越大，则越大，则|Lr|越小；越小；(2)插入损耗插入损耗Li则表示反射信号引起的负载功率的减小，则表示反射信号引起的负载功率的减小， | l|越大，则越大，则| Li |也越大。也越大。结论结论zliL42e11lg1021lg2011lg102liL插入损耗插入损耗(insertion loss):入射波功率与传输功率之比入射波功率与传输功率之比第14页/共21页第十五页，编辑于星期日：十二点 四十一分。n设传输线的驻波比为设传输线的驻波比为 ，则功率容量可表示为，则功率容量可表示为 2220202maxZIZUIUPMMMMn功率容量功率容量：传输线上容许传输的最大功率。传输线上容许传输的最大功率。n当传输线的结构和介质材料选定后，功率容量由额定电压当传输线的结构和介质材料选定后，功率容量由额定电压UM和额定电流和额定电流IM决定。决定。n限制功率容量的因素主要有：限制功率容量的因素主要有：n绝缘击穿电压的限制，这与传输线的结构及介质有关；绝缘击穿电压的限制，这与传输线的结构及介质有关；n传输线的温升限制，温升是由导体损耗和介质损耗所引起的。传输线的温升限制，温升是由导体损耗和介质损耗所引起的。 n一般来说，在传输脉冲功率时，传输功率容量受击穿电压的限制；传输连续波功率时，则要考虑容许最大电流。一般来说，在传输脉冲功率时，传输功率容量受击穿电压的限制；传输连续波功率时，则要考虑容许最大电流。第15页/共21页第十六页，编辑于星期日：十二点 四十一分。总之，回波损耗和插入损耗虽然都与反射信号即反射系数有关；总之，回波损耗和插入损耗虽然都与反射信号即反射系数有关；回波损耗取决于反射信号本身的损耗，|l|越大，则|r|越小；插入损耗|Li|则表示反射信号引起的负载功率的减小，|l|越大，则|Li|也越大。图 1- 9 | Lr|、 |Li|随反射系数的变化曲线第16页/共21页第十七页，编辑于星期日：十二点 四十一分。例 1-4现有同轴型三路功率分配器，如图1-10所示，设该功分器在频率范围内其输入端的输入驻波比均小于等于，插入损耗为，设输入功率被平均地分配到各个输出端口，试计算（1）输入端的回波损耗（用分贝表示）；（2）每个输出端口得到输出功率与输入端总输入功率的比值（用百分比表示）。解（1）由于驻波比为，因而反射系数的大小为 2 . 011l图1-10 三路功率分配示意图第17页/共21页第十八页，编辑于星期日：十二点 四十一分。故输入端的回波损耗为 )(98.13lg20lg10dBlrinrPPL于是， inrPP04. 0 可见，由于输入失配，有4%的功率返回到输入端口。 第18页/共21页第十九页，编辑于星期日：十二点 四十一分。（2）设传输功率为，由于插入损耗为，故 5 . 0lg10tiniPPL有 int89. 0PP 该功率均匀分配到三个端口，则每个输出端口得到输出功率与输入端口总输入功率的比值应为 %7 .29inoutPP第19页/共21页第二十页，编辑于星期日：十二点 四十一分。因此有 ioutrin3PPPP可见，输入功分器的功率分可分为反射功率，输出功率和损耗功率三部分。 第20页/共21页第二十一页，编辑于星期日：十二点 四十一分。