前面讨论了无损耗传输线的传输特性。实际上,由于导体及填充的介质都会有损耗,而且实际传输线通常为有损耗传输线,因此分析传输线的损耗、传输效率及其功率容量是十分必要的。
1.传输效率
传输线终端负载吸收到的功率PL与始端的入射功率P0之比称为传输效率,即
设均匀传输线特性阻抗Z0为实数且传播常数γ=α+jβ,若α≠0,则沿线电压、电流的表达式为
因此传输线上任一点z处的传输功率为
设传输线总长为l,将z=l代入式(2-160),则始端入射功率为
终端负载在z=0处,故负载吸收功率为
由此可得传输线的传输效率为
当终端负载与传输线匹配时,即|Γ1|=0,此时传输效率最高,其值为
在高频情况下,一般取αl=1,此时利用e±2αl≈1±2αl,对式(2-165)进行简化得(www.xing528.com)
可见,传输效率取决于传输线的长度l、衰减常数α以及传输线终端匹配情况。
2.传输功率
传输线上容许传输的最大效率称为传输线的功率容量。限制传输线功率容量的因素主要有两方面:一是绝缘击穿电压的限制,传输线上最大电压不能超过介质的绝缘击穿电压,这与传输线的结构及介质有关;二是传输线的温升限制,温升是由导体损耗和介质损耗所引起的。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IM决定。
设传输线的驻波比为ρ,则功率容量可表示为
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,则要考虑容许的最大电流。
3.传输线损耗
传输线的损耗主要由导体损耗和介质损耗两部分组成。考虑小损耗情况,将α分解成
其中,αc表示由导体损耗引起的衰减常数;αd表示由介质引起的衰减常数;G为分布漏电导。若传输线由电导率为σ的导体构成,横截面积为S,则衰减常数αc可表达为
设传输线填充介质的介电常数为εr,其损耗角为δ,则衰减常数αd可表达为
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