《微波技术长线理论》PPT课件

《《微波技术长线理论》PPT课件》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、第二章长线理论长线理论(传输线理论)又称一维分布参数电路理论，是微波电路设计和计算的理论基础。本章从“路”的观点出发，研究微波传输线的基本传输特性，讨论用SMITH园图进行计算和阻抗匹配的方法。第一节传输线的基本概念一、传输线及其种类传输线用来传输电磁能量的装置。由传输系统引导，向一定方向传播的电磁波称为导行波。微波传输线与低频传输线的不同点：1.微波传输线种类繁多,按其所传输的导行波型可分为三大类：(1)TEM波(包括准TEM波)传输线图2-1TEM波传输线(a)平行双导线(b)同轴线(c)带状线(d)

2、微带属双导体系统，其频带宽，但在高频段传输电磁能量损耗较大。(2)金属波导传输线,其传输模为TE、TM波。图2-2波导传输线(e)矩形波导(f)圆形波导(g)脊形波导(h)椭圆波导属单导体传输系统，又称色散波传输线。具有损耗小、功率容量大、体积大、频带窄等特点。(3)表面波传输线图2-3表面波传输线(i)介质波导(j)镜像线(k)单根表面波传输线主要用于传输表面波,电磁能量沿传输线的表面传输。具有结构简单、体积小、功率能量大等优点。2.微波传输线不仅能传输电磁能量,还可用来构成各种微波元件(如谐振腔、滤波器

3、、阻抗匹配器、定向耦合器等)。这与低频传输线截然不同。当传输线的横向尺寸比信号波长小得多、而轴向尺寸(即长度)远比信号波长大时,可将传输线看成一维分布参数电路。本章讨论的是指传输TEM波的传输线，可用双导线模型进行分析。二、分布参数概念1.长线与短线相对长度l/称为传输线的电长度。通常，当：l/0.05,即几何长度与工作波长可比拟或更长的称为长线；l/<0.05,即几何长度与工作波长相比可忽略不计的为短线。例如：传输3GHz(=10cm)的同轴线l=0.5m,输送市电的电力传输线(f=50Hz,

4、=6000km)，长达几千米，为长线。为短线。图2-4电流(电压)沿线分布图用图2-4所示线上电压(或电流)随空间位置分布状况来说明长、短线的区别:图(a)为半波长的波形图,AB<

5、于：长线为分布参数电路,短线为集中参数电路。低频电路中,电路元件参数(R、L、C)基本上都集中在相应的元件(电阻、电感器、电容器)中，称为集中参数。电路中还存在着元件间连线的电阻、电感和导线间的电容等，称为分布参数。低频电路中,分布参数的量值与集中参数相比，微乎其微,可忽略不计。低频传输线为短线,在电路中只起连接线作用。低频电路为集中参数电路。高频信号通过传输线时会产生以下分布参数：导体周围高频磁场→串联分布电感；两导体间高频电场→并联分布电容；导线有限，高频电流趋肤效应→分布电阻；导体间非理想绝缘→漏电

6、→并联分布电导。当双导线工作在微波波段时，分布参数的影响不容忽视。例：设双导线的分布电感L0=0.999nH/mm，分布电容C0=0.0111pF/mm;工作在f=50Hz时引入的串联电抗、并联导纳：XLf=50Hz=L=2fL0=31410-3/mmBcf=50Hz=C=2fC0=3.4910-12S/mm当频率升到5000MHz时：XLf=5000MHz=L=2fL0=31.4/mmBcf=5000MHz=2fC0=3.4910-4S/mm后者是前者的一亿倍，其分布参数

7、效应不容忽视。微波传输线,其电路参数(R、L、C、G)及电路物理量(u、i)，都是沿线分布的(是z，t的函数)，称之为分布参数电路，必须用传输线理论来研究。三、均匀传输线及其等效电路传输线上处处存在分布电阻、分布电感、线间处处存在分布电容和漏电电导。根据传输线上分布参数均匀与否，可将传输线分为均匀传输线和非均匀传输线。本章只限于研究均匀传输线。1.均匀传输线(均匀长线)：分布参数沿线均匀分布，与位置无关。2.均匀传输线的分布参数：分布电阻R0(/m)：单位长度传输线段的总电阻值。与导线的材料及截面尺寸有关

8、，理想导体的R0=0。分布电导G0(S/m)：单位长度传输线段的并联电导值。与导线周围介质材料的损耗角有关，理想介质的G0=0。分布电感L0(H/m)：单位长度传输线段的自感。与导线截面尺寸、线间距及介质的磁导率有关。分布电容C0(F/m)：单位长度传输线段间的电容。与导线截面尺寸、线间距及介质的介电常数有关。本章主要研究均匀无耗传输线，R0=0，G0=0；L0、C0的计算公式见P6表2-1。3.均匀传输线的等效