微波技术第2章-微波等效电路new

《微波技术第2章-微波等效电路new》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基本概念长线（longline）：传输线几何长度与工作波长λ可比拟，需用分布参数电路描述。短线（shortline）：传输线几何长度与工作波长λ相比可忽略不计，可用集总参数分析。二者分界：l/λ>0.05分布参数(distributedparameter)：R、L、C和G。分布在传输线上，随频率改变；单位长度上：分布电阻、分布电感、分布电容和分布电导（均匀、非均匀）。传输线概述传输线(transmissionline)是以TEM导模的方式传送电磁波能量或信号的导行系统。特点：横向尺寸<<工作波长λ。结构:平行双导线同轴线带状线微带线

2、（准TEM模）广义传输线：各种传输TE模TM模或其混合模的波导都可以认为是广义传输线。传输线概述微波技术中常用的传输线是同轴线和微带线。同轴线：由同轴的管状外导体和柱状内导体构成。分为硬同轴线和软同轴线两种。硬同轴线又称同轴管，软同轴线又称同轴电缆。微带线：带状导体、介质和底板构成。严格说，由于介质(有耗、色散）的引入，微带线中传输的不是真正的TEM波，而是准TEM波。普通支路网络电缆电梯电缆数字局用同轴射频电缆数字局用对称射频电缆机房等场合用阻燃软电缆普通主干网络电缆均匀传输线上的波当传输线上传播TEM波时，其电磁场的横向分量满足

3、拉普拉斯方程，即与稳态电场、磁场相同。故可用稳态场的观点定义并计算传输线上的电路参数。传输线的分布参数一、分布电容C0：长度传输线上的分布电容，它并联在传输线上。单位：F/m二、分布电感L0:单位长度传输线的分布电感，它串联在传输线上。单位：H/m三、分布电导G0:单位长度传输线的分布电导，它并联在传输线上。（介质材料有耗引起）单位：S/m四、分布电阻R0：单位长度传输线的分布电阻，它并联在传输线上。（非理想导体）考虑到高频下趋肤效应，对良导体：单位：Ω/m趋肤深度良导体表面电阻单位面积功率损耗角正切ωε’与σ同类，称介质极化损耗，

4、与ω有关;σ称介质漏电损耗（欧姆损耗），与ω无关。有耗介质材料的Maxwell方程电极化损耗角正切欧姆损耗角正切“无功功率”，“转换/吐呐”“有功功率”，传输损耗传输线的等效电路模型§2.1长线理论(1.1a)(1.2b)(1.1b)由（1.1）式，得出下列微分方程(1.2a)(“具有余弦相位因子的稳定情况”，即：）物理意义:传输线上的电压是由于串联阻抗降压作用造成的，而电流变化则是由于并联导纳的分流作用造成的。推导条件传输线上电压、电流是时间和空间的函数，若随时间呈简谐变化。电报方程电报方程电报方程可变为独立二阶齐次线性常微分方程

5、形式式中称：复数传播系数，是频率的函数。电报方程的行波解均匀传输线上电压、电流都呈现为朝+z方向和朝-z方向传播的两个行波，可称为入射波和反射波；在无损传输线上，它们是等幅行波；电压行波与同方向的电流行波的振幅之比为特性阻抗，其正负号取决于z坐标正方向的选定。电报方程解的意义线上电流瞬时电压波形这时，是复数电压的相位角。特性阻抗特性阻抗与传输线上电压、电流的关系相速波长电报方程解的讨论1、一般情况：（有耗）2、低频大损耗情况（工频传输线）这时传输线上不呈现波动过程，只带来一定衰减。3、低频小损耗情况：4、无损耗情况：R0=0，G0=

6、0此时传输线上电压、电流呈现正向和反向的等幅行波。特征阻抗Zc为实数，即电流与电压同向。称无损传输线或理想传输线。α=0，（微波技术中最常用）无损耗线上电报方程的一般解(1.14a)(1.14B)波长(1.15)相速(1.16)无损耗传输线或一般传输线包含损耗影响，其传播常数和特性阻抗均为复数。但在很多实际情况下，传输线的损耗可以忽略，从而：无损传输线特性阻抗为实数：传输线的场分析一段1米长的均匀TEM波传输线，其上电磁场分布如图所示，S是传输线的横截面。图1.3任意TEM传输线上的电磁场导体间电流导体间电压单位长线上的时间平均磁储

7、能单位长线上的时间平均电储能分布参数－单位长线的电容分布参数-单位长线的电阻单位长度功率损耗导体的表面电阻分布参数-单位长线的电导单位长线的电导由电磁场和电路理论知，在有损耗介质中，单位长线的时间平均功率损耗为：同轴线内部TEM波行波场可表示为：假如导体的表面电阻为Rs，而导体间填充介质具有的复数介电常数为导磁率为：试确定传输线参量。例题同轴线参量为解内外导体具有表面电阻Rs的同轴线表1.1列出了同轴线、双线和平行板传输线的参量。从下一章将看到，大部分传输线的传播常数，特性阻抗和衰减是直接由场论解法导出的。该例题先求等效电路参数(L

8、，C，R，G)的方法，只适用于相对较简单的传输线。虽然如此，它还是提供了一种有用的直观概念，将传输线和它的等效电路联系起来。注意一些常用传输线的参量传输线参量同轴线双线平板传输线LCRG无损同轴线的传播常数、阻抗和传输功率波动方程传播