18-5 無(wú)損耗傳輸線

1.?無(wú)損耗傳輸線

(1)?如果R0=0和G0=0，這種傳輸線就稱為無(wú)損耗傳輸線，簡(jiǎn)稱為無(wú)損耗線。低損耗線可以近似看作無(wú)損耗線。

(2)?如果工作頻率較高，使得ωL0>>R0,ωC0>>G0，此時(shí)忽略損耗（即令R0=0和G0=0），不致于引起較大的誤差，就可以看作無(wú)損耗線。在這種情況下，傳輸線的相關(guān)參數(shù)如圖所示，其中無(wú)損耗線的特性阻抗是一個(gè)純電阻且與頻率無(wú)關(guān)。

(3)?對(duì)于無(wú)損耗線，距終端x處的電壓、電流以及入端阻抗Zix的表達(dá)式如圖。

?2.?特殊的終端情況

(1)?當(dāng)終端阻抗與傳輸線匹配，即Z2=Zc的情況下，此時(shí)：

①　傳輸線上出現(xiàn)的電壓、電流是從始端向終端傳輸?shù)娜肷湫胁ǎ覠o(wú)振幅的衰減；

②　在相位上，力始端越遠(yuǎn)，相位越落后，但在同一點(diǎn)上，電壓、電流則為同相，其振幅比等于Zc（為實(shí)數(shù)）；

③　電壓、電流行波將電能從始端無(wú)損耗地傳遞到終端阻抗處，不產(chǎn)生反射。

(2)?當(dāng)終端開(kāi)路，即Z2→∞，I2=0的情況下，此時(shí)：

①　傳輸線上出現(xiàn)的電壓、電流并非行波；

②　當(dāng)x=0，λ/2，λ…處，βx=0，π，2π…，此時(shí)cos(βx)=±1,sin(βx)=0,電壓值最大或最小，稱為電壓的波腹，電流為零，稱為電流的波節(jié)；當(dāng)x=λ/4，3λ/4，5λ/4…處，βx=π/2，3π/2,5π/2…，此時(shí)cos(βx)=0,sin(βx)=±1,電流值為最大或最小，稱為電流的波腹，電壓為零，稱為電壓的波節(jié)。

③　當(dāng)t變化時(shí)，電流、電壓的波腹、波節(jié)的位置是固定不變的，這種波稱為駐波。

④　輸入阻抗是一個(gè)純電抗，以λ/4間隔變號(hào);在電壓波節(jié)（電流波腹）處，Zix=0，相當(dāng)于短路，可理解為一個(gè)串聯(lián)諧振電路；在電流波節(jié)（電壓波腹）處，Zix→∞，相當(dāng)于開(kāi)路，可理解為一個(gè)并聯(lián)諧振電路。

?(3)?當(dāng)終端短路，即Z2=0，U2=0的情況下，此時(shí)：

①　傳輸線上也出現(xiàn)電壓、電流駐波但電壓-電流駐波的波腹、波節(jié)位置與終端開(kāi)路情況的位置不同，都移動(dòng)了λ/4。

②　輸入阻抗隨x的變化如圖，與空載無(wú)損耗線阻抗相比，二者圖形僅在長(zhǎng)度上有λ/4的移動(dòng)。

?3.?無(wú)損耗線的特殊應(yīng)用

①　長(zhǎng)度小于λ/4的開(kāi)路無(wú)損耗線可以用來(lái)代替電容，而長(zhǎng)度小于λ/4的短路無(wú)損耗線可以用來(lái)代替電感。具體可用下列公式分別決定所需開(kāi)路無(wú)損耗線或短路無(wú)損耗線的長(zhǎng)度l。

②　長(zhǎng)度為λ/4的無(wú)損耗線，還可以用來(lái)作為接在傳輸線和負(fù)載之間的匹配元件，它的作用如同一個(gè)阻抗變換器，具體原理如圖。為達(dá)到匹配的目的，應(yīng)使此無(wú)損耗線的特性阻抗為Zc=√（Zc1*Z2）。

?③　在超高頻技術(shù)中，有時(shí)會(huì)采用一段長(zhǎng)度為λ/4的短路傳輸線作為支架，其輸入阻抗非常大，損耗小于介質(zhì)絕緣子中的損耗。

4.?注意

①　當(dāng)無(wú)損耗線的終端所接負(fù)載為純電抗時(shí)，沿線也將出現(xiàn)電壓和電流駐波。

②　終端接有電抗負(fù)載時(shí)，在終端出將不是電流或電壓的波腹，也不是電流或電壓的波節(jié)。

?③　在傳輸線上出現(xiàn)駐波，將意味著沒(méi)有有功功率被傳輸?shù)浇K端負(fù)載。一般只有電壓和電流的行波才能傳輸有功功率。