均匀传输线中的导行电磁波讲稿.ppt

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1、均匀传输线中的导行电磁波第一页，讲稿共十九页哦第七章 均匀传输线中的导行电磁波 传输线的种类：平行双线、同轴电缆、平行板传输线、各种金属波导、各种介质波导、光纤电缆等。传输线的作用：引导电磁波，将能量或信息定向地从一点传输到另一点。本章内容：传输TEM波的双导体传输线的传播特性。平行板传输线平行双线同轴电缆图7.0.1 几种常用的传输线传输线的电路：分布参数电路（实际电路尺寸与工作波长接近）图7.0.2 等效分布参数电路第二页，讲稿共十九页哦7.1 无损耗均匀传输线方程 假设传输线均匀且无损耗，传播TEM波。结点电流方程回路电压方程同除以dz，略去二阶无穷小项（dz)2，得传输线方程图7.1.

2、1 均匀传输线电路模型进一步整理。得电压u，电流 i 的波动方程式中 传播速度,分别为传输线单位长度的电感及电容 第三页，讲稿共十九页哦7.2 无损耗均匀传输线的传播特性7.2.1 瞬态解波动方程的解分别称为入射电压波、电流波；反射电压波、电流波。7.2.2 正弦稳态解式中 传播常数；相位常数方程的解式中 特性阻抗（实数）波动方程第四页，讲稿共十九页哦1.已知始端电压 和电流 将已知条件代入通解解得复常数为利用欧拉公式，得注意：代入通解，得图7.2.1 已知 的传输线第五页，讲稿共十九页哦2.已知终端电压 和电流 将已知条件代入通解解得复常数为代入通解，整理后，得3.传输线的有功功率传输功率等

3、于入射波功率减去反射波功率仅有虚部图7.2.2 已知 的传输线第六页，讲稿共十九页哦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1.负载端反射系数负载端电压、电流分别为和负载阻抗反射系数（复数）2.沿线任一点反射系数3.不均匀传输线的反射系数解得，反射系数Z=0处图7.3.1 不均匀传输线图7.3.2 不均匀传输线第七页，讲稿共十九页哦4.不均匀传输线的透射系数Z=0处解得，透射系数5.沿线各点电压、电流表达式注意（1）坐标原点的选取；（2）在不同情况下的表达式；（3）与 的区别。第八页，讲稿共十九页哦7.3.2 传输线工作状态1.行波（无反射、匹配）当 时，无反射，称为

4、匹配，电压、电流为行波。匹配特点：1.电压、电流同相，振幅不变，2.能量全部被负载吸收。2.驻波（全反射）当 时，,全反射，称为驻波。设 （开路），则特点a）当 ，电压波腹，电流波节 当 ，电压波节，电流波腹b）时间相位差90，无能量传播，电能与磁能在 空间相互转换。第九页，讲稿共十九页哦3.行驻波（部分反射）当 不是上述值时，部分反射，称为行驻波行波+驻波4.驻波比S定义驻波比物理意义无反射，匹配、行波全反射，驻波部分反射、行驻波（易测量）图7.3.3 驻波比第十页，讲稿共十九页哦例7.3.1 已知传输线工作的频率及特性阻抗，试用测量的方法得到负载 。解 测S，得 测电压最小（大）点位置，得

5、 （1）当 时，即离终端最近的 位置为（2）当 时，即离终端最近的 位置为第三步：由 计算 （3），说明：电压振幅每隔 重复出现一次，且最大振幅与最小振幅之间相差 。第二步：通过测量得的 （或 ）求 第一步：通过测量得到 和 ，然后 推导 （或 ）与 的关系：第十一页，讲稿共十九页哦7.4 无损耗传输线的入端阻抗7.4.1 入端阻抗传输线任一点处的电压与电流之比为入端阻抗若 ，则 推广：任一点处的入端阻抗 ,每隔 重复出现一次。即 7.4.2 不同负载下的 变化规律1.终端匹配 特点：，a）行波；当 ，即 时，负载阻抗 将重复出现，即7.4.1 入端阻抗第十二页，讲稿共十九页哦2.终端短路 结

6、论：a）用小于 的无损耗短路线等效替代一个电感。感性并联谐振容性串联谐振b）用 的无损耗短路线等效替代一个电容。图7.4.2 终端短路线 c）离终端最近处发生电压最大值，电流最小值。特点：，全反射；驻波；终端 ，最大。图7.4.3 等效电感第十三页，讲稿共十九页哦3.终端开路 容性串联谐振感性并联谐振结论：a）用小于 的无损耗开路线可以替代一个电容。b）用 的无损耗开路线可以替代一个电感。图7.4.4 终端短路线 特点：，全反射，驻波；终端 最大，。c）离终端最近处发生电压最小值，电流最大值。图7.4.5 等效电容第十四页，讲稿共十九页哦4.终端为纯电抗负载 特点：，全反射，驻波；终端非电压、

7、电流极值。5.终端为电阻负载 特点：=实数，部分反射，行驻波，终端是电压的极值（最大或最小）和电流的极值（最小或最大）。终端(Z=0处），当 当 第十五页，讲稿共十九页哦7.5 无损耗均匀传输线的阻抗匹配目的：线路匹配时，能量全部送至负载。7.5.1 阻抗变换器1.负载为电阻R当 ，即 时，线路匹配。2.负载为任意阻抗 推广：负载为电抗 时，接入 阻抗变换器后，阻抗性质改变 沿传输线向左找到第一个电压极值点，此时或 z处的入端阻抗为 实数 接入 无损耗线，且 ，便可实现阻抗匹配。图7.5.1 阻抗变换器第十六页，讲稿共十九页哦7.5.2 单短截线变换器 负载为任意阻抗 ，寻找适当 和 ，使得

8、。由于 （纯虚数）所以 适当选择 ，使得 ，同时 也确定了；适当选择 ，使得 ，线路匹配。图7.5.2 单短截线变换器第十七页，讲稿共十九页哦7.6 有损耗均匀传输线7.6.1 有损耗均匀传输线的方程及其解方程的通解传播特性：a）电压、电流为减幅波，沿线能量衰减；b）波速与频率有关，为色散波，引起信号失真；c）特性阻抗为复数，难以实现阻抗匹配。式中 传播常数电压、电流波动方程特性阻抗（复数）图7.6.1 有损耗均匀传输线等效电路第十八页，讲稿共十九页哦7.6.2 均匀传输线的参数特性阻抗传播常数 ，振幅畸变；，相位畸变结论：低损耗线可近似为无损耗线，传播特性相似。7.6.3 无畸变传输线1.采用无损耗或低损耗传输线2.采用满足无畸变条件 的有损耗传输线，此时低损耗传输线 信号不发生畸变的主要条件是 ,或 不是频率的函数。两种方法：第十九页，讲稿共十九页哦