中天宽带传输线理论.pptx
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1、传输线理论传输线理论Transmission Line TheoryTransmission Line Theory 内容概要n理论概述n常用传输线n传输线方程n端接负载的无损传输线n史密斯圆图理论概述在微波频率下,通常利用传输线传输电磁能。此时,电磁波波长可以与电路的几何尺寸相比拟,传输线上的电压和电流呈现出波动性。因此,采用分布参数电路的传输线理论来进行描述。传输线的分析方法分为场分析法和基本电路理论。传输线理论在场分析和基本电路理论之间架起了桥梁。传输线有足够的精度,物理概念简单明确,被广泛用于微波分析与设计中。常用传输线TEMTEM波传波传输线输线 平行双导线平行双导线 同轴线同轴线
2、带状线带状线 微带线微带线 矩形波导矩形波导 圆波导圆波导 脊波导脊波导 椭圆波导椭圆波导TETE、TM TM 波波传传输输线线介质镜像波导介质镜像波导 圆柱介质波导圆柱介质波导 空心圆柱介质波导空心圆柱介质波导 光纤光纤传输线方程n传输线的分布参数电路模型将传输线分割成许多微分段dz,这样,每个微分段可看成集总参数电路。(微积分的思想)传输线的等效电路传输线的等效电路传输线方程分布参数分布参数定义如下n 分布电阻R:定义为传输线单位长度上的总电阻值,单位为/m。n 分布电导G:定义为传输线单位长度上的总电导值,单位为S/m。n 分布电感L:定义为传输线单位长度上的总电感值,单位为H/m。n
3、分布电容C:定义为传输线单位长度上的总电容值,单位为F/m。传输线方程n分布电路参数可由场分析和电路理论中计算分布电路参数可由场分析和电路理论中计算电场和磁场的存储和损耗能量公式联立得到电场和磁场的存储和损耗能量公式联立得到传输线方程n由基尔霍夫电压和电流定律,得:传输线方程n将dz除两边,并取极限dz0,得传输线方程(电报方程,通过场分析也可得到):n在稳态条件下,得到简谐振荡的简化形式传输线方程n对上述方程两边再微分一次,得到V(z)和I(z)的波动方程:式中 为传输线上波的传播常数(complex propagation constant),其实部称为衰减常数,虚部称为相移常数。传输线方
4、程n上述波动方程的通解可以表示为n其中,A1和A2 由边界条件确定nZ0为传输线的特性阻抗特性阻抗(characteristic impedance),是同向电压与电流之比,是同向电压与电流之比端接负载的无损传输线n对于无损传输线,若规定Z方向为传播方向,则 为入射电压、为反射电压。可得:端接负载的无损传输线n假设已知负载两端的电压和电流,将z=l,V(l)=V2,I(l)=I2 代入前式可得n均匀无耗传输线方程的解为n反射系数反射系数:传输线上的波一般为入射波与反射波的叠加,是传输线上反射与入射电压之比或电流之比的负值。即端接负载的无损传输线n也就是定义反射系数为n可得反射系数:n其中,L为
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