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然而,在 RF 设计中,当我们旨在将功率从信号链中的一个模块传输到下一个模块时,驻波是不可取的。事实上,驻波会影响不同射频和微波系统的性能,从电波消声室到微波炉等日常电器。
虽然波的传播和反射的概念并不十分复杂,但一开始可能有点令人困惑。要直观地了解波是如何在不连续的地方传播和反射的,最好的方法是绘制不同配置的波动方程。
传输线电压和电流波动方程
首先,让我们推导出我们的方程。我知道这很无聊,但它们确实有助于我们理解波是如何在传输线上传播和相互作用的。在本系列的前一篇文章中,我们研究了传输线的正弦稳态响应,并得出电压和电流方程。将v s (t) = V s cos(ωt) 应用于一条线路,则电压波和电流波为:
A和B是常数,可以从线路的输入和输出端口的边界条件中找到。
Z 0 是特性阻抗
β 是相位常数
这些方程对应于图1(a)所示的配置,其中X轴的正方向被选择为从源头到负载。如果我们用相位来表示这些波,则向前传播(或入射)波和向后传播(或反射)的电压波将分别为 Ae-jβx 和 Bejβx,如图 1(a) 所示。
因此,对于开路线路,反射电压等于输出端的入射电压,此时的总电压是入射电压的两倍。同样,我们可以使用公式 3 和 4 来计算任意负载阻抗 ZL的反射波与入射波之比。这个比率是一个重要的参数,称为反射系数,我们很快就会谈到。
虽然波传播和反射的概念基本上并不复杂,但一开始可能会让人感到困惑。可视化波如何传播和从不连续处反射的最佳方法是绘制我们在上面推出的方程。此外,值得一提的是,有许多在线模拟器可以帮助您更好地理解波传播概念。
该图显示,随着时间的推移,波向负载传播。请注意,虽然入射波和反射波的幅度是恒定的,但组合电压的幅度会随时间上升和下降。