微波技术与天线课件.ppt

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1、第二章传输线理论2-1引言一、传输线的种类大致可分三种（1）TEM波(2)TE、TM波(3)表面波二、分布参数及分布参数电路传输线有长线和短线之分。所谓长线是指传输线的几何长度与线上传输电磁波的波长比值(电长度)大于或接近1，反之称为短线。长线分布参数电路忽略分布参数效应短线集中参数电路考虑分布参数效应当频率提高到微波波段时，这些分布效应不可忽略，所以微波传输线是一种分布参数电路。这导致传输线上的电压和电流是随时间和空间位置而变化的二元函数。第二章传输线理论根据传输线上的分布参数是否均匀分布，可将其分

2、为均匀传输线和不均匀传输线。我们可以把均匀传输线分割成许多小的微元段dz(dz<<)，这样每个微元段可看作集中参数电路，用一个型网络来等效。于是整个传输线可等效成无穷多个型网络的级联第二章传输线理论第二章传输线理论2-2传输线方程及其解一、传输线方程dz段的等效电路瞬时值u,i与复数振幅U,I的关系为(2-3)二、传输线方程的解第二章传输线理论将式(2-3)两边对z再求一次微分，并令，可得(2-4)通解为式中，第二章传输线理论1.已知传输线终端电压U2和电流I2，沿线电压电流表达式将终端条件U(

3、0)=U2,I(0)=I2代入上式可得解得，。将A1,A2代入式(2-6)得整理后可得第二章传输线理论2.已知传输线始端电压U1和电流I1，沿线电压电流表达式这时将坐标原点z=0选在始端较为适宜。将始端条件U(0)=U1,I(0)=I1代入式(2-5)，同样可得沿线的电压电流表达式为第二章传输线理论三、入射波和反射波根据复数振幅与瞬时值间的关系，可求得传输线上电压和电流的瞬时值表达式第一部分表示由信号源向负载方向传播的行波，称之为入射波。其中为电压入射波，为电流入射波。第二部分表示由负载向信号源方向传

4、播的行波，称之为反射波。入射波和反射波沿线的瞬时分布图如图第二章传输线理论2-3传输线的特性参量传输线的特性参量主要包括：传播常数、特性阻抗、相速和相波长、输入阻抗、反射系数、驻波比(行波系数)和传输功率等。一、传播常数传播常数一般为复数，可表示为对于低耗传输线有(无耗传输线)无耗第二章传输线理论二、特性阻抗传输线的特性阻抗定义为传输线上入射波电压Ui(z)与入射波电流Ii(z)之比，或反射波电压Ur(z)与反射波电流Ir(z)之比的负值，即对于无耗传输线()，则对于微波传输线,也符合。在无耗或低耗

5、情况下，传输线的特性阻抗为一实数，它仅决定于分布参数L0和C0，与频率无关。第二章传输线理论三、相速和相波长相速是指波的等相位面移动速度。入射波的相速为对于微波传输线所谓相波长定义为波在一个周期T内等相位面沿传输线移动的距离。即第二章传输线理论四、输入阻抗传输线终端接负载阻抗ZL时，距离终端z处向负载方向看去的输入阻抗定义为该处的电压U(z)与电流I(z)之比，即均匀无耗传输线传输线的输入阻抗第二章传输线理论对给定的传输线和负载阻抗，线上各点的输入阻抗随至终端的距离l的不同而作周期(周期为)变化，且在

6、一些特殊点上，有如下简单阻抗关系：1.传输线上距负载为半波长整数倍的各点的输入阻抗等于负载阻抗；2.距负载为四分之一波长奇数倍的各点的输入阻抗等于特性阻抗的平方与负载阻抗的比值，3.当Z0为实数，ZL为复数负载时，四分之一波长的传输线具有变换阻抗性质的作用。在许多情况下，例如并联电路的阻抗计算，采用导纳比较方便第二章传输线理论五、反射系数距终端z处的反射波电压Ur(z)与入射波电压Ui(z)之比定义为该处的电压反射系数u(z)，即电流反射系数终端反射系数传输线上任一点反射系数与终端反射系数的关系第二

7、章传输线理论输入阻抗与反射系数间的关系负载阻抗与终端反射系数的关系上述两式又可写成第二章传输线理论六、驻波比和行波系数电压（或电流）驻波比定义为传输线上电压（或电流）的最大值与最小值之比，即当传输线上入射波与反射波同相迭加时，合成波出现最大值；而反相迭加时出现最小值驻波比与反射系数的关系式为行波系数K定义为传输线上电压（或电流）的最小值与最大值之比，故行波系数与驻波比互为倒数第二章传输线理论反射系数模的变化范围为驻波比的变化范围为行波系数的变化范围为传输线的工作状态一般分为三种：传输线上反射波的大小

8、，可用反射系数的模、驻波比和行波系数三个参量来描述。(1)行波状态(3)驻波状态,,(2)行驻波状态第二章传输线理论七、传输功率传输功率为为了简便起见，一般在电压波腹点(最大值点)或电压波节点(最小值点)处计算传输功率，即在不发生击穿情况下，传输线允许传输的最大功率称为传输线的功率容量第二章传输线理论2-4均匀无耗传输线工作状态的分析对于均匀无耗传输线，其工作状态分为三种：(1)行波状态；(2)驻波状态；(3)行驻波状态一、行波状态(无反射情况)由此可得