微波技术与天线第一章第一节课件.ppt

《微波技术与天线第一章第一节课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第一章均匀传输线理论均匀传输线分布参数电路的模型§1－1一、传输线及其种类传输微波能量和信号的线路称为传输线。凡是用以引导电磁波的装置都称为传输线。微波传输线是用以传输微波信息和能量的各种形式的传输系统的总称，它的作用是引导电磁波沿一定方向传输,因此又称为导波系统,其所导引的电磁波被称为导行波。TEM波：导行波传播的方向称为纵向,垂直于导波传播的方向称为横向无纵向电磁场分量的电磁波称为横电磁波，即TEM波。引言规则导波系统（均匀传输线）：截面尺寸、形状、媒质分布、材料及边界条件均不变的导波系统。传输

2、线本身的不连续性可以构成各种形式的微波无源元器件,这些元器件和均匀传输线、有源元器件及天线一起构成微波系统。微波传输线大致可以分为三种类型1.双导体传输线（TEM波传输线）由两根或两根以上平行导体构成,传输的电磁波是横电磁波（TEM波）或准TEM波。平行双线同轴线带状线微带线微波传输线大致可以分为三种类型2.波导（金属波导管）均匀填充介质的金属波导管,因电磁波在管内传播,故称为波导。矩形波导圆波导脊形波导椭圆波导这类传输线上传输的是横电（TE）波和横磁（TM）波，都是色散波，所以又称为色散波传输线。

3、微波传输线大致可以分为三种类型3.介质传输线（表面波波导）因电磁波沿传输线表面传播,故称为表面波波导。介质波导镜像线单根表面波传输线这类传输线上传输的是TE波和TM波的混合波，并且沿线的表面传播，也是色散波传输线。所以，微波传输线可分为两种类型：TEM波（非色散波）传输线和非TEM波（色散波）传输线。二、分析电磁波沿传输线的传播特性的方法有两种：场分析法：麦氏方程边界条件波动解表达式波的传输特性路分析法：等效电路传输线方程表达式基氏定律传输特性长线理论前一种方法较为严格,但数学上比较繁琐,后一种方法

4、实质是在一定的条件下“化场为路”,有足够的精度,数学上较为简便,因此被广泛采用。场的分析法与路的分析法是紧密相关，又相互补充。这两种理论只是分析同一问题的不同途径。从广义传输线理论的观点来看，广义路的理论和广义场的理论是等效的。有些传输线宜用场的理论去处理；而有些传输线在满足一定的条件下可以归结为路的问题来处理，这样就可借用熟知的电路理论和现成方法，使问题的处理大为简化。本节从路的观点研究传输线在微波运用下的传输特性；这几节所得到的一些基本概念和公式不仅适用于TEM波的传输线，而且还可以应用于天线和

5、波导传输线中。路与场电路：直流、低频、高频、微波等直流：首先是场的建立（3×108m/s），其次是电荷流动，(导体中电子0.01cm/s)微波电路：约束电磁场，如波导、微带线高速电路的电磁泄漏及信号完整性电磁场：电磁波、能量波用路的方法来研究场，分布参数：C，L，R相互补充三、分布参数及其分布参数电路：1.传输线可分为长线和短线所谓长线是指传输线的几何长度和线上传输电磁波的波长的比值（即电长度）大于或接近于1。反之，称为短线。在微波技术中，1m长度的传输线应视为长线；传输线均指长线传输线。在电力工程

6、中，对于频率为50HZ（6000km）的交流电，1000m长度的传输线应视为短线。电长度：传输线的长度与所传输的电磁波波长之比。在学习长线理论之前，我们应首先弄清楚TEM波传输线的结构特点，为什么TEM波传输线可用路的理论分析？而非TEM波则不行？然后弄清楚“长线”、“分布参数”和“分布参数电路”等概念。三、分布参数及其分布参数电路：2.长线和短线的本质区别长线为分布参数电路；短线为集总参数电路。在低频短路中，常常忽略元件连接线的分布参数效应，认为电场能量全部集中在电容器中，而磁场能量全部集中在电感

7、器中，电阻元件是消耗电磁能量的。由这些集总参数元件组成的电路称为集总参数电路。在低频电路中，电阻、电容、电感和电导都是以集总参数的形式出现的，连接元件的导线都是理想的短路线，可任意延伸或压缩。随着频率的提高，电路元件的辐射损耗、导体损耗和介质损耗增加，电路元件的参数也随之变化。当频率提高到其波长和电路的几何尺寸可相比拟时，电场能量和磁场能量的分布空间很难分开，而且连接元件的导线的分布参数不可忽略，这种电路称为分布参数电路。三、分布参数及其分布参数电路：3.双线的分布参数:通高频电流的导线周围存在高频

8、磁场，这就是分布电感效应；分布电阻R分布电感L分布电容C分布电导G——传输线单位长度上的分布参数。频率提高后，导线中所流过的高频电流会产生集肤效应，使导线的有效面积减小，高频电阻加大，而且沿线各处都存在损耗，这就是分布电阻效应；又由于两线间有电压，故两线间存在高频电场，这就是分布电容效应；由于两线间的介质并非理想介质而存在漏电流，这相当于两线间并联一个电导，这就是分布电导效应。三、分布参数及其分布参数电路：3.双线的分布参数；例如：《电磁场理论基础》P67例3.15在