均匀传输线理论.ppt

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1、第5章均匀传输线理论导行电磁波:沿着导波系统传输的电磁波传输线:用于引导电磁波的导线，也叫导波系统常见的导波系统:双绞线平行双导线电缆线同轴电缆金属管波导矩形波导圆形波导椭园波导加脊波导介质波导光导纤维(光纤)平面波导微带线带状线矩形波导圆形波导加脊波导平行双导线同轴电缆微带线双导线：只用于低频波，高频时有电磁辐射。同轴线：无电磁辐射，工作频带宽；微带线用于印刷电路。介质波导：传输毫米波到光波波段。波导：电磁损耗小，无辐射，主要用于3GHz~30GHz的频带范围。电磁波频谱表音频（VF)基低频（VLF）低频（

2、LF）中频（MF）高频（HF）甚高频（VHF）特高频（UHF）超高频（SHF）1极高频（EHF）超长波VLW长波LW中波MW超短波VSW米波分米波厘米波毫米波3Hz30Hz300Hz3kHz30kHz300kHz3MHz30MHz300MHz3GHz30GHz300GHz3THz30THz300THz105km104km103km102km10km1km100m10m1m10cm1cm1mm100um10um1um（公里）（米）（厘米）（毫米）（微米）短波SW音频雷达频率微波频率红外视频本章主要内容:TEM波

3、传输线无耗传输线的工作状态圆图5.1均匀传输线理论概述1.长线与短线长线:短线电路理论长线理论电路理论认为电路是短线,在分析电路上的电压和电流时,忽略了电路上导线之间的电容和电路回路的电感,以及导线的电阻和导线之间的电导.而长线理论在分析电路上的电压和电流时,考虑电路上导线之间的电容和电路回路的电感,以及导线的电阻和导线之间的电导.传输线理论也叫长线理论一导波形式和传输线分类导波形式:横电磁波（TEM）横电波（TE）横磁波（TM）传输线分类：TEM模传输线：双导体系统非TEM模传输线：金属波导、介质波导矩形波

4、导圆形波导加脊波导平行双导线同轴电缆微带线双导线：只用于低频波，高频时有电磁辐射。同轴线：无电磁辐射，工作频带宽；微带线用于印刷电路。介质波导：传输毫米波到光波波段。波导：电磁损耗小，无辐射，主要用于3GHz~30GHz的频带范围。二双导线型传输线的基本要求以及分布参数基本要求：工作频带宽功率容量大损耗小工作稳定性好尺寸小成本低分布参数：分布电阻分布电感分布电容分布电导2.电报方程----长线的电路微分方程一对导线形成的简单的电路单位长度的电感电容电阻电导分布参数电路模型单位长度串联阻抗单位长度并联导纳电报方

5、程(的复数形式)3.电报方程的解传播常数衰减常数相位常数电压与电流的关系特性阻抗4.无损耗传输线5.低损耗线例1:同轴线求Z.解:例2.平行双导线在空气中求Z.解:特性阻抗5.2无耗传输线上的电压和电流波终端电压反射系数在终端z=0传输线终端接任意负载驻波或驻行波在电压波腹点在电压波节点电压驻波比(VSWR)输入阻抗1)只有入射波,无反射波入射波全被负载电阻吸收负载阻抗与传输线特性阻抗匹配2)终端短路3)终端开路感性负载容性负载容性负载感性负载开路,并联谐振短路,串联谐振短路,串联谐振可以用一节短路或开路线实

6、现一个电容一个电感一串联谐振回路一并联谐振回路例1:用一段特性阻抗为50欧姆空气填充的短路线在频率为300兆赫兹时,实现L=0.1uH的电感,求短路线的长度.解:短路线的输入阻抗为电感的阻抗为5.3SMITH圆图反射系数输入阻抗反射平面等反射系数圆等圆r00.10.515a00.090.330.50.831R10.910.660.50.170x00.250.515b4210.20R2210.20Smith圆图圆图上的特殊点和线1、匹配点坐标圆点2、纯电抗圆开路点短路点开路点短路点3、纯电阻线实轴正实轴负实轴4

7、、等电感线和等电容线感性容性向源方向应用举例已知求：解：已知求：解：(1)画圆(2)(3)(4)导纳圆图圆图可以解决的问题(1)(2)(3)(4)(5)已知求电压波腹或波节位置阻抗（导纳）导纳（阻抗）阻抗匹配应用已知求解：已知求解开路点短路点传输线匹配匹配网络三种匹配状态负载与传输线之间的匹配信号源与传输线之间的匹配信号源的共轭匹配～匹配网络～匹配网络～信号源给出最大功率例:为特性阻抗为50Ω的传输线级联一节传输线,使其与100Ω的负载匹配,求:级联传输线的Z’,l解:无反射¼波长阻抗变换例3:为特性阻抗为7

8、5Ω的传输线和导纳为Y=(2-j)/75(S)的负载进行阻抗匹配.解:阻抗匹配网络给出两种方法:要求短路线的输入导纳为第2种方法留给同学课后计算例5-8-1单枝节匹配导波系统中的TEM波与非TEM波TEM波传输线无耗传输线的工作状态本章总结返回传输线终端接任意负载