《微波技术与天线》第二章传输线理论pa.ppt

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1、2023/9/1,Microwave Technology and Antenna copyrightDuguohong,1,第二章 传输线理论,2023/9/1,2,Microwave Technology and Antenna copyrightDuguohong,内 容,引言均匀传输线方程及其解传输线的基本特性（重点）均匀无耗传输线的工作状态（重点）阻抗圆图及其应用阻抗匹配,2023/9/1,3,Microwave Technology and Antenna copyrightDuguohong,引言,传输线（即导波系统）用以引导电磁波的装置。微波传输线传输微波能量和信号的线路。基本

2、要求频带宽衰减低单模传输,2023/9/1,4,Microwave Technology and Antenna copyrightDuguohong,引言,微波传输线三种结构类型1、双导体传输线（TEM）（非色散波）平行双线同轴线带状线微带线,无纵向电磁场分量Ez=Hz=0电磁力线位于导波系统的横截面内,2023/9/1,5,Microwave Technology and Antenna copyrightDuguohong,引言,微波传输线三种结构类型2、金属波导（TE或TM）（色散波）矩形波导圆波导椭圆波导,TE波：Ez=0（电力线在导波系统横截面内），Hz0（磁力线为空间曲线）TM波

3、：Hz=0（磁力线在导波系统横截面内），Ez0（电力线为空间曲线）,2023/9/1,6,Microwave Technology and Antenna copyrightDuguohong,引言,微波传输线三种结构类型3、介质波导（TE和TM的混合波）（色散波）镜像线脊波导介质线,EH波：Ez 0，Hz0（TE波和TM波的线性叠加）,2023/9/1,7,Microwave Technology and Antenna copyrightDuguohong,引言,分析电磁波沿传输线的传播特性的方法1、“场”分析法 Maxwell 方程/波动方程 各场量时空变化规律适合研究色散波（TE/TM

4、/EH波）传播系统2、“路”分析法分布参数电路（等效电路法）传输线方程 线上等效电压/电流的时变规律适合研究非色散波（TEM波）传输线,边界条件,边界条件,2023/9/1,8,Microwave Technology and Antenna copyrightDuguohong,引言,分布电路参数模型1、长线的概念 长线 传输线的几何长度和线上传输电磁波的波长的比值1 或1 的传输线。短线传输线的几何长度0.1）-长线,2023/9/1,9,Microwave Technology and Antenna copyrightDuguohong,引言,分布电路参数模型,相同的传输线，虽然不同频

5、率、不同几何长度，但电长度相同，都属于长线。,2023/9/1,10,Microwave Technology and Antenna copyrightDuguohong,传输线长度为10CM，当信号频率为937.5MHz时，此传输线是长线还是短线？当信号频率为6MHz时，此传输线是长线还是短线？【解】,例2.1,2023/9/1,11,Microwave Technology and Antenna copyrightDuguohong,引言,分布电路参数模型2、分布参数和集总参数短线 集总参数（集中储能和耗能)f 低C：电场能量；L：磁场能量；R：消耗电磁能量；忽略元件连接线的分布参数效

6、应,2023/9/1,12,Microwave Technology and Antenna copyrightDuguohong,引言,分布电路参数模型2、分布参数和集总参数 长线 分布参数（处处有储能和耗能）f 高，电路元件 损耗电场能量和磁场能量分布在空间。,辐射损耗r导体损耗c介质损耗d,趋肤效应-载流截面高频电阻 分布电阻效应高频电流-高频磁场 分布电感效应两线间有电压-高频电场 分布电容效应漏电流-并联电导 分布电导效应,2023/9/1,13,Microwave Technology and Antenna copyrightDuguohong,引言,均匀传输线的分布参数及其等效

7、电路均匀传输线传输线的几何尺寸、相对位置、导体材料以及周围媒质特性沿电磁波传输方向不改变。分布参数及其计算分布参数-单位长度上的量值分布电阻 分布电导分布电容 分布电感,2023/9/1,14,Microwave Technology and Antenna copyrightDuguohong,2023/9/1,15,Microwave Technology and Antenna copyrightDuguohong,均匀传输线的分布参数及其等效电路等效电路均匀传输线分割成许多微分段z(z)，每个微分段是短线，可看作集总参数电路，集总参数分别为R z、G z、L z及C z等效电路,202

8、3/9/1,16,Microwave Technology and Antenna copyrightDuguohong,均匀传输线方程及其解,基尔霍夫定律均匀传输线方程均匀传输线方程的通解均匀传输线方程的定解,始端、终端边界条件,2023/9/1,17,Microwave Technology and Antenna copyrightDuguohong,均匀传输线方程及其解,研究传输线上电压、电流的变化规律及其相互关系的方程传输线的始端接角频率为的正弦信号源,终端接负载阻抗ZL。坐标的原点选在终端。,2023/9/1,18,Microwave Technology and Antenna

9、copyrightDuguohong,均匀传输线方程及其解,由基尔霍夫定律可推导均匀传输线方程,均匀传输线方程（电报方程）,2023/9/1,19,Microwave Technology and Antenna copyrightDuguohong,均匀传输线方程及其解,对于时谐电压和电流,可用复振幅表示为,时谐传输线方程,单位长度串联阻抗单位长度并联导纳,2023/9/1,20,Microwave Technology and Antenna copyrightDuguohong,均匀传输线方程及其解,均匀传输线方程的解通解,传输线电压/电流波动方程,2023/9/1,21,Microwa

10、ve Technology and Antenna copyrightDuguohong,均匀传输线方程及其解,其中令,特性阻抗,传播常数，衰减常数，相位常数,传输线上的电压和电流的瞬时值表达式,2023/9/1,22,Microwave Technology and Antenna copyrightDuguohong,均匀传输线方程及其解,A1和A2为常数，由传输线始端和终端边界条件决定A1=0 沿+z方向传播的行波(反射波)A2=0 沿-z方向传播的行波（入射波）当A1=A20时，驻波分布,2023/9/1,23,Microwave Technology and Antenna copy

11、rightDuguohong,均匀传输线方程及其解,边界条件终端（z=0）电压UL和电流IL（最常用）始端（z=l）电压Ui和电流Ii信源电动势Eg和内阻Zg以及负载ZL,2023/9/1,24,Microwave Technology and Antenna copyrightDuguohong,均匀传输线方程及其解,已知终端边界条件（z=0、U(0)=UL、I(0)=IL）,2023/9/1,25,Microwave Technology and Antenna copyrightDuguohong,均匀传输线方程及其解,1、解的物理意义入射波与反射波的叠加传输线上复数电压电流的分布传输线上电压电流的瞬时值分布,2023/9/1,26,Microwave Technology and Antenna copyrightDuguohong,均匀传输线方程及其解,2、确定传输线上任意一点的电压电流,