第2章电信传输原理ppt课件.ppt

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1、第二章金属传输线理论主要内容§2.1传输线的概念§2.2均匀传输线方程及其稳态解§2.1传输线的概念一、金属传输线的分类、使用频段和用途二、长线与短线的概念三、集总参数与分布参数四、均匀对称传输线的分布参数(一次参数)五、同轴电缆的（也称非对称电缆）一次参数特点一、均匀传输线的微分方程二、传输线方程的解三、传输线方程解的分析四、均匀传输线的二次参数五、传输线的工作状态§2.2均匀传输线方程及其稳态解§2.1传输线的概念传输线是一种将高频(或微波)能量从一处传输到另一处的装置。通常要求其传输效率要尽可能高，即传输损耗要尽可能小。传输线在不同的使用情况下，即

2、便是同一传输线，其传输特性也会有所不同。因而同一传输线不可能适应各种情况下的使用，只可能适应某些情况或某种情况下的应用。为了适应各种情况下的应用，就需分别采用不同种类的传输线方可满足使用的要求。一、金属传输线的分类、使用频段和用途电磁波型分类，电磁波的波型又称为模式，它是指能够独立存在的一种电磁场分布或电磁场结构。关于波型的划分是以传输方向上是否存在电磁场分量为依据的。TE波，又称横电波，这种波的Ez=0，其电场分量都在横截面上，但有Hz≠0。TM波，又称横磁波，这种波的Hz=0，其磁场分量都在横截面上，但有Ez≠0。TEM波，又称横电磁波，即无Ez分

3、量又无Hz分量。电场、磁场分量都在横截面上。一、金属传输线的分类、使用频段和用途传输线类型：TEM模(波)金属传输线(包括准TEM模传输线)属于这种类型的传输线有：平行双导线、同轴线、微带传输线等。平行双导线是最简单的TEM波传输线，随着传输TEM波的频率增高时，传输线的辐射损耗会急剧增加，故这种传输线只适合于米波和分米波的低频段。同轴线，可消除电磁辐射，可用于分米波的高频段至10厘米波段。这种传输线的主要优点是工作频带宽，适合较宽频带的信号传送。微带传输线是微波集成电路的主要组成部分，广泛用于1GHz以上，还可制作各种集成微波元器件。图2-1金属传输线

4、的种类（a）平行双导线（b）同轴线（c）带状线（d）微带（e）矩形波导（f）圆形波导（g）脊形波导（h）椭圆波导（i）介质波导（f）镜象线，（k）单根表面波传输线微带线的结构微带线可认为是由平行传输线演变而来，在平行双线两圆柱导体间的中心面上放置一导电平板，使导电平板和所有电力线垂直，这样并不改变原来的电场结构，把平板下侧的导体圆柱移去，平板上侧导体周围的电场分布也不改变，这样，导体柱与导体平板（又称接地板）就构成了一对传输线。如果把导体柱变为一扁的带条而敷在介质板的一面，介质板的另一面为接地板，就构成了微带线。EB(a)(b)2.传输TE模(波)和TM

5、模(波)的金属波导传输线属于这种类型的传输线有：矩形波导、圆波导、椭圆波导、脊形波导等。如图2-1所示。金属波导传输线其电磁波都被束缚在管内传输的。此类传输线的主要特点是：(1)波导中的导行电磁波具有纵向(轴向)场分量(Hz或Ez之一)；(2)波导存在着一定的截止波长λc(或截止频率fc)，只有当工作波长小于此截止波长的电磁波才能在该波导传输线中传输；(3)波导传输线中电磁波的传播速度是波长(频率)的函数，不同波长的信号即使是它们传输相同距离所花时间不同，具有色散特性。3.金属传输线与波导的电磁波型类别电磁波的波型又称为模式，它是指能够独立存在的一种电磁

6、场分布或电磁场结构。关于波型的划分是以传输方向上是否存在电磁场分量为依据的。（1）TE波，又称横电波，这种波的Ez=0，其电场分量都在横截面上，但有Hz≠0。（2）TM波，又称横磁波，这种波的Hz=0，其磁场分量都在横截面上，但有Ez≠0。（3）TEM波，又称横电磁波，即无Ez分量又无Hz分量。电场、磁场分量都在横截面上。平行双导线中传输的波属于TEM波，金属波导中不存在TEM波。同轴线中，在低频时传输的波是TEM波，在高频时传输的波是既有TEM波又有TE和TM波。二、长线与短线的概念传输线通常分为长线和短线，长线和短线是相对的概念，它们都相对于工作波

7、长而言的。因此，判断传输线是长线还是短线是根据传输线的几何长度L与其工作波长λ的比值来确定的，若L/λ≥0.01以上则称为长线，若L/λ≤0.01可称为短线，因此L/λ常称为电长度。由此可见，长线并不意味着传输线的几何长度L一定要很长，若工作在微米波段时，长度为分米时，即可称为长线。三、集总参数与分布参数一个工作在低频的传输线，由于工作频率低，传输线的分布参数效应很弱而被忽略，这时完全可以认为传输线上所有的电场能都全部集中在了一个电容器C中，磁场能都全部集中在了一个电感器L中，把消耗的电磁能量集中在一个电阻元件R和一个电导元件G上，而连接元件的导线完全可

8、认为是既无电阻又无电感的理想连接线。常把这些独立存在的电阻R、电容C、电感L、电