均匀传输线3.ppt

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1、GuidedElectromagneticWaveinUniformTransmissionLine第七章均匀传输线中的导行电磁波有损耗均匀传输线无损耗均匀传输线的阻抗匹配无损耗传输线的入端阻抗无损耗传输线中波的反射和透射无损耗均匀传输线的传播特性无损耗均匀传输线方程序下页返回7.0序Introduction分布参数电路：当实际电路尺寸与工作波长接近时的电路模型。传输线作用：引导电磁波，将能量或信息定向地从一点传输到另一点。传输线种类：平行双线、同轴电缆、平行板传输线、金属波导和介质波导等。下页上

2、页返回图7.0.1分布参数等效电路均匀传输线：传输线的材料及其物理参数相同，几何尺寸相同，沿传输线周围的媒质相同。TEM波：波传播的方向上无电场和磁场的分量。本章要求：熟练掌握均匀传输线的稳态分析方法；并灵活应用其方法，深刻理解电压波和电流波的传播特性(行波、驻波、匹配等)；掌握有损耗传输线的无畸变条件。下页上页返回7.1无损耗均匀传输线方程(LosslessUniformTransmissionLineEquation)结点电流方程回路电压方程略去dz的二阶无穷小项，传输线方程和下页上页返回图7

3、.1.1均匀传输线电路模型从中可得u和i的波动方程和式中电压波动方程电流波动方程下页上页返回7.2无损耗均匀传输线的传播特性7.2.1瞬态解(InstantaneousSolution)通解u+入射电压波、u-入射电压波；波动方程PropagatingCharacteristicofLosslessUniformTransmissionLinei+反射电流波、i-反射电流波。下页上页返回7.2.2正弦稳态解(SinusoidalSteadySolution)方程的解式中—传播常数；—相位常数瞬态形

4、式复数形式下页上页返回方程的解—特性阻抗(characteristicimpedance)（实数）定义所以下页上页返回参数特性阻抗的元参数平行板双平行线同轴电缆下页上页返回无损耗传输线特性阻抗的元参数参数平行板双平行线同轴电缆下页上页返回1.已知始端和将已知条件代入通解解得复常数代入通解图7.2.1已知始端下页上页返回整理后注意：终端为坐标原点，沿线z<0，l>0下页上页返回2.已知终端和将已知条件代入通解解得复常数代入通解，得到图7.2.2已知终端下页上页返回3.传输线任一点处的有功功率传输线无

5、损耗，所以任一点的P相同。=入射波功率–反射波功率const=下页上页返回7.3无损耗传输线中波的反射和透射7.3.1反射系数和透射系数(ReflectionandTransmissionCoefficients)1.负载端反射系数图7.3.1传输线接负载ReflectionandTransmissiononLosslessTransmissionLine负载端反射系数下页上页返回2.沿线任一点反射系数3.非均匀传输线的反射系数和透射系数反射系数z=0处结论:无限长均匀无损传输线可等效为。透射系数

6、图7.3.2非均匀传输线下页上页返回4.沿线各点电压、电流表达式下页上页返回7.3.2传输线工作状态(WorkingStatesofTransmissionLine)2.行波当时，，S=1,无反射(匹配matching)a.沿线电压、电流同相，无反射；b.电源发出的能量全部被负载吸收。匹配特点1.驻波比S定义电压、电流为行波(travelingwave)下页上页返回3.驻波如（开路），，则当即，当时，,发生全反射电压波、电流波为驻波。下页上页返回电压波腹，电流波节c）时间相位差90º，无能量传播，

7、电能与磁能在空间相互转换。b）当，驻波特点电压波节，电流波腹a）无波动性。当，下页上页返回4.行驻波=行波+驻波当时,，部分电磁波反射电压波、电流波为行驻波。下页上页返回思路及（2）根据和求例7.3.1已知传输线特性阻抗及电磁波波长，测量可得，试求负载。或解（1）下页上页返回（b）当时，终端离最近的位置为(3)由得到注意：坐标原点位于负载端，故坐标z<0.（a）当时,终端离最近的位置为下页上页返回7.4无损耗传输线的入端阻抗7.4.1入端阻抗(InputImpedance)7.4.1入端阻抗Los

8、slessTransmissionLine’sInputImpedance定义a,b端阻抗每隔重复出现一次，即下页上页返回7.4.2不同负载下的变化规律1.终端匹配特点(Zi’sCharacteristicUnderDifferentLoads)沿线各点入端阻抗等于特性阻抗；b）c）负载吸收最大功率。a）行波;下页上页返回2.终端短路结论：用的无损短路线等效替代一个电感。特点，全反射;驻波;提问：离终端最近处发生电压最大值，还是最小值？感性容性下页上页返回图7.4.2终端短路线Zi