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05全反射阻抗变换.md

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05全反射阻抗变换

$|\Gamma|=|\frac{Z_1-Z_0}{Z_1+Z_0}|=1$ 时,发生全反射,形成纯驻波。有以下三种情况:

  1. $\Gamma=-1\Rightarrow Z_1=0$,对应终端短路,无负载。

    利用 [[03阻抗变换特性]]输入阻抗公式 $(2.2)$ 可得

    $$ Z_{in}=Z_0\frac{Z_1+jZ_0\tan{\beta z}}{Z_0+jZ_1\tan{\beta z}}=jZ_0\tan{\beta z} $$

     注意!此时计算仍是无损耗情况,考虑衰减常数 $\alpha$ 并不会对相位造成影响,但会让计算变得很复杂。
    

    并且会发现 $(Z_1-Z_0)/(Z_1+Z_0)=A_2/A_1=-1$ ,也就是说此时终端处 $u^-=-u^+$ ,说明入射波和反射波电压差一个 $\pi$ 的相位;相反,电流相等。

  2. $\Gamma=1\Rightarrow Z_1\rightarrow\infty$,对应终端开路,负载无穷大。

    同样把 $Z_1$ 带入输入阻抗 $Z_{in}$ 得到

    $$ Z_{in}=-j\frac{Z_0}{\tan{\beta z}} $$

    此时 $(Z_1-Z_0)/(Z_1+Z_0)=A_2/A_1=1$ ,终端处 $u^-=u^+$ ,说明入射波和反射波电压相等,但电流将差一个 $\pi$ 的相位。

  3. 负载为纯电抗(虚数) $Z_1=jZ_x$$|\Gamma|=|\frac{jZ_x-Z_0}{jZ_x+Z_0}|=1$

    分析,略。

和有负载的情况一样,$Z_{in}$ 以 $\lambda/2$ 为周期变化,同时每经过 $\lambda/4$ 阻抗特性也发生变换,前两种情况曲线如下。

计算短路阻抗: 6.9596700945357775
计算开路阻抗: -359.2124290435572

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