第十八章 均匀传输线 new.ppt

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1、分布参数电路的概念3.无损耗传输线的应用重点：2.均匀传输线的方程及其正弦稳态解第十八章均匀传输线18-1分布参数电路1.传输线的定义和分类下页上页用以引导电磁波，最大效率的将电磁能或电磁信号从一点定向地传输到另一点的电磁器件称为传输线。定义分类传递横电磁波（TEM波）的平行双线、同轴电缆、平行板等双导体系统传输线。工作频率为米波段（受限于辐射损耗）。返回传递横电波（TE波）或横磁波（TM波）的单导体系统，如金属波导和介质波导等。工作频率为厘米波段。注意本章讨论的是双导体系统传输线。2.传输线的电路分析方法集总电路的分析方法当

2、传输线的长度l<<，称为短线，可以忽略电磁波沿线传播所需的时间，即不计滞后效应，可用集中参数的电路来描述。下页上页返回+-u(t)l+-集总参数电路中电场C磁场L热R导线——只流通电流短线下页上页返回当传输线的长度l，称为长线，电磁波的滞后效应不可忽视，沿线传播的电磁波不仅是时间的函数，而且是空间坐标的函数，必须用分布参数电路来描述。+-u(t)l分布电路的分析方法长线+-下页上页返回1500m的输电线处理为集总参数电路延时时间u1u21500m电线u1u21500m++--f=50Hz例1500km的输电线处理必

3、须为分布参数电路。电路变量不仅与时间有关，也与空间有关。u1u21500km++--延时时间总结：当实际电路的尺寸与工作波长相接近（电路尺寸不能忽略）时，必须采用分布参数的电路。如：通信线路，远距离高压输电线路。1500km的输电线（）f=50Hzf=1000MHz注意当传输线的长度l，严格地讲，这是一个电磁场的计算问题。在一定的条件下可作为电路问题来考虑。求解这类问题需要解偏微分方程。下页上页返回18-2均匀传输线及其方程1.均匀传输线均匀传输线沿线的电介质性质、导体截面、导体间的几何距离处处相同。均匀传输线的特点电容、

4、电感、电阻、电导连续且均匀地分布在整个传输线上；可以用单位长度的电容C0、电感L0、电阻R0、电导G0来描述传输线的电气性质；传输线原参数下页上页返回整个传输线可以看成是由许许多多微小的线元x级联而成；每一个线元可以看成是集总参数的电路，因而可以将基尔霍夫定律应用到这个电路的回路和结点。始端+-u(t)x终端ii下页上页返回2.均匀传输线的方程传输线电路模型+-+-KVL方程下页上页返回KCL方程均匀传输线方程+-+-下页上页返回注意均匀传输线沿线有感应电势存在，导致两导体间的电压随距离x而变化；沿线有位移电流存在，导致导

5、线中的传导电流随距离x而变化；均匀传输线方程适用于任意截面的由理想导体组成的二线传输线。均匀传输线方程也称为电报方程，反映沿线电压电流的变化规律。下页上页返回18-3均匀传输线方程的正弦稳态解均匀传输线工作在正弦稳态时，沿线的电压、电流是同一频率的正弦时间函数，因此，可以用相量法分析沿线的电压和电流。1.均匀传输线方程的正弦稳态解方程的相量形式下页上页返回单位长度复阻抗单位长度复导纳注意下页上页返回两边求导传播常数通解下页上页返回2.积分常数之间的关系特性阻抗注意A1、A2、B1、B2由边界条件确定。下页上页返回3.给定边界条

6、件下传输线方程的解已知始端(x=0)的电压和电流的解选取传输线始端为坐标原点，x坐标自传输线的始端指向终端。x+-+-0下页上页返回可写为解得：x处的电压电流为：下页上页返回双曲函数：已知终端(x=l)的电压和电流的解lx+-+-下页上页返回解得：x处的电压电流为：0+-+-l以终端为零点下页上页返回例1已知一均匀传输线Z0=0.42779/km,Y0=2.710-690s/km.求f=50Hz，距终端900km处的电压和电流。下页上页返回解下页上页返回下页上页返回4.均匀传输线上的行波下页上页返回第一项瞬时值表达

7、式为：第二项瞬时值表达式为：瞬时式：下页上页返回电流相量：瞬时式：考察u+和i+特点传输线上电压和电流既是时间t的函数，又是空间位置x的函数。任一点的电压和电流随时间作正弦变化。t下页上页返回x单位距离上幅度衰减的量值称为衰减常数。单位距离上相位滞后的量值称为相位常数。某一瞬间t，电压和电流沿线按衰减的正弦函数分布。下页上页返回电压和电流沿线呈波动状态，称电压波和电流波；xt=t1t=t2t=t3u+、i+为随时间增加向x增加方向（即从线的始端向终端的方向）运动的衰减波。将这种波称为电压或电流入射波、直波或正向行波。下页上

8、页返回考察最大点的相位：得同相位点移动的速度：相位速度，即波速波传播方向上，相位差为2π的相邻两点间的距离称为波长λ。下页上页返回沿线传播的功率下页上页返回xvu-、i-为随时间增加向x减小方向（即从线的终端向始端的方向）运动的衰减波。将这种波称为电压或电流反射波、或反向行波