微波技术与天线第二章传输线理论part1.pptxVIP

2017-6-8 1 第二章 传输线理论 2017-6-8 2 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 2017-6-8 3 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。 基本要求 频带宽 衰减低 单模传输 2017-6-8 4 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 2017-6-8 5 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），Hz≠0（磁力线为空间曲线） TM波：Hz=0 （磁力线在导波系统横截面内）， Ez≠0（电力线为空间曲线） 2017-6-8 6 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，Hz≠0（TE波和TM波的线性叠加） 2017-6-8 7 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/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 2017-6-8 8 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——传输线的几何长度线上传输电磁波的波长。 举例：频率为50Hz、 λ=6000km的交流电，1000m场的输电线λ（电长度为0.0001670.1）------短线 10GHz的电磁波，λ=3cm，5cm长的传输线与波长相当（电长度为1.67 0.1 ）------长线 2017-6-8 9 引言 分布电路参数模型 相同的传输线，虽然不同频率、不同几何长度，但电长度相同，都属于长线。 2017-6-8 10 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 2017-6-8 11 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应 2017-6-8 12 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αr 导体损耗αc 介质损耗αd 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 2017-6-8 13 引言 均匀传输线的分布参数及其等效电路 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 2017-6-8 14 传输线 参量 同轴线 平行 双线 平板传输线 L C R G 2017-6-8 15 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Δz(Δzλ)，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 Δz、G Δz、L Δz及C Δz 等效电路 2017-6-8 16 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 2017-6-8 17 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ω的正弦信号源,终端接负载阻抗ZL 。坐标的原点选在终端。 2017-6-8 18 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） 2017-