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《电磁场与电磁波 第1.2章 传输线理论ppt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1章传输线理论第1章1对均匀传输线的分析方法通常有两种:一种是场分析法,即从麦克斯韦尔方程出发,求出满足边界条件的波动解,得出传输线上电场和磁场的表达式,进而分析传输特性;第二种是等效电路法,即从传输线方程出发,求出满足边界条件的电压、电流波动方程的解,得出沿线等效电压、电流的表达式,进而分析传输特性。前一种方法较为严格,但数学上比较繁琐,后一种方法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。本章从“化场为路”的观点出发,首先建立传输线方程,导出传输线方程的解,引
2、入传输线的重要参量——阻抗、反射系数及驻波比;然后分析无耗传输线的特性,给出传输线的匹配、效率及功率容量的概念;最后介绍最常用的TEM传输线——同轴线。第1章21.1引言传输线是引导电磁波的装置。常见的传输线有：平行双线同轴电缆第1章3圆波导矩形波导微带线传输线用途：传递微波信息构成微波元件传送微波能量第1章4按工作模式分类：TEM波导传输线表面波TEM波传输线的主要结构形式：平行双线同轴线微带线(准TEM波）第1章5TEM波传输线通常采用“路”的分析方法，即：场问题分布参数等效电路传输线方程线上U、I
3、变化规律分析传输特性分布参数是指：在高频工作时，传输线上沿线各处都显著存在电感、电容以及电阻和漏电导。以平行双线为例：第1章6线上电流I产生磁通Φ，Φ/I＝L，可见线上存在电感效应；两导线间存在V，由于C＝Q/V，可知有电容效应；此外，线上还存在损耗电阻和漏电导。这些参数在传输线上是沿线分布的，故称为分布参数。如果分布参数是沿线均匀的，则称该传输线为均匀传输线。第1章7有了分布参数的概念之后，就可将均匀传输线划分为许多无限小线段Δz(Δz«λ),则每一个小线元可看成集总参数电路，其上有：电阻RΔz、电感
4、LΔz、电容CΔz、漏电导GΔz。第1章8其中：L－单位长度来回导线上的电感R－单位长度来回导线上的电阻C－单位长度来回导线间的电容G－单位长度来回导线间漏电导于是线元等效为集总元件构成的Γ型网络，实际的传输线则表示成各线元等效网络的级联。传输线的结构、尺寸、填充介质不同时，其分布参数也不同：第1章9LC第1章10传输线上存在分布电感和分布电容，在高频情况下必须考虑电流、电压的相位滞后效应，所以传输线沿线上的u、i既是时间的函数，又是空间位置的函数，即：第1章111.2传输线方程及其稳态解1.均匀传输线
5、方程图示均匀平行双线传输线系统。传输线的始端接微波信号源，终端接负载。第1章12选取坐标如图，坐标原点位于传输线终端，z的方向由终端指向始端。设在t时刻，位置z处的电压、电流分别为u(z,t)和i(z,t)；而在位置z+Δz处的电压、电流分别为u(z+Δz,t)和i(z+Δz,t)。第1章13由于第1章14Δz上电压u的变化，是由于电阻和电感上有电压降：R上的压降为u=iRΔz，L上的压降为u＝＝在位移Δz上电流I的变化，是由于漏电导和电容的分流：G上i＝uGΔz,C上i＝第1章15于是得到第1章16式
6、中Δu、Δi取正号，表示沿－z方向电压降低，电流减少。上式两边同除以Δz，并令Δz0，得均匀传输线方程：第1章17对于时谐电压和电流，可用复振幅表示为：于是均匀传输线方程可改写为：第1章18工作在微波频段的低耗传输线一般有：R<<ωL，G<<ωC。此时可略去R、G，上式变成：称为均匀无耗传输线方程。第1章192.均匀无耗传输线方程的解均匀无耗传输线方程第一式两边对z求导，有同理，第二式两边对z求导，得第1章20于是得均匀无耗传输线的波动方程：将上式写成第1章21式中是传输线上导行波传播的相位常数。该波动
7、方程第一式的通解为将U(z)代回均匀无耗传输线方程第二式：第1章22得令第1章23于是得到传输线上距终端负载z处的电压电流：这是电压、电流的复数表示式。传输线上电压和电流的瞬时值表达式为：第1章24由线上电压、电流的表达式可知：第1章25（1）线上任一点的电压（电流）均由入射波和反射波的电压（电流）叠加而成。（2）因为z是由终端起算的，随z增加相位不断超前，代表入射波；随z增加相位不断滞后，表示反射波。第1章26下面求待定系数：由边界条件决定，应用最多的情况是已知终端的。以代入式第1章27得整理得第1章
8、28所以在已知终端负载的情况下，沿线的电压、电流分别为：第1章29分别代入U(z)和I(z)式，得利用第1章30式可改写为：有了沿线的电压电流分布，我们就可以分析传输线的传输特性。第1章313.传输线的特性参数1）特性阻抗已知传输线上距终端负载z处的电压电流：第1章32定义传输线上入射波电压与入射波电流的比值为传输线的特性阻抗（Zc），即传输线的特性阻抗，单位为Ω。其倒数称为特性导纳，用表示，第1章33由可知均匀无耗传输线的特性阻抗是个实数
