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假设我说,电报方程的解,是很多射频公式的起源,你信么?(2)

8月前浏览3069

本文摘要(由AI生成):

这篇文章主要介绍了电报方程的解在射频领域的应用,包括推导传输线的特征阻抗、反射系数和输入阻抗、驻波比等公式。这些公式可以帮助我们更好地理解和分析微波网络的性能。


假设我说,电报方程的解,是很多射频公式的起源,你信么(1)

前面讲到电报方程的解,可以推导出很多我们熟知的衡量微波网络性能的公式。这篇文章,就来看看,电报方程的解,都可以推导出哪些公式。

(1)电报方程的解可以推导出传输线的特征阻抗

由前面可知,电报方程的相量表示为:

而对应的电压和电流的相量形式为:

把③代入①,可以得到:

将⑤和④一对比,如下图所示,即可得到传输线的特征阻抗。

所以,从电报方程,我们可以推导出传输线的特征阻抗,其只与传输线本身的参数相关。

(2) 电报方程的解可以推导出反射系数和输入阻抗

有式子③和④可知,电压和电流的表达式中,包含沿-z轴传输的波,也包含沿+z轴传输的波。

如果传输线的终端负载为ZL,并假设+z轴是入射波方向,且负载所处的位置为z=0,如下图所示。

假设,从z<0处,有一个来自源端的入射波,形式为:

然后到达负载后,会产生一个反射波,此时传输线上的总电压和总电流如下式所示。

终端负载阻抗ZL即为电压和电流的比值,即:

所以,传输线上的终端负载处的电压反射系数为:

同样的,传输线上-l处的输入阻抗为:

传输线上-l处的反射系数为:

(3) 电报方程的解可以推导出驻波比

传输线上电压的相量表达式为:

但是其实际的电压波形,还需要乘以e(jwt),所以,

(4) 感受一下传输线上电压幅度的变化

现在来感受一下,当终端负载分别为开路,短路,匹配的情况下,传输线上电压波形的变化。

  • 如果终端负载为开路,则:

可以看到,红线所示电压波形的Vmin,即振幅最小值,为0,所以相应的VSWR=∞。


  • 如果终端负载为短路,则:


可以看到红线所示电压波形的Vmin,即振幅最小值为0,所以VSWR=无穷大。
  • 如果终端负载为匹配负载,则:

可以看到红线所示的振幅没有变化,所以Vmax=Vmin,即VSWR=1。
  • 如果负载微微失配,则:
     
     

     
红线所示的电压的振幅,微微变化,即Vmax和Vmin相差不大,所以VSWR略大于1。
  

来源:加油射频工程师
System系统仿真ADS芯片理论
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-03-22
最近编辑:8月前
加油射频工程师
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