A第21章传输线理论ppt课件.ppt

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1、第二章传输线理论§2.1传输线方程§2.2传输线上的基本传输特性§2.3无耗线工作状态分析§2.5史密斯圆图§2.4有耗线§2.6阻抗匹配用以约束或引导电磁波能量定向传播的结构。导行波简介1．导行系统广义传输线①主要功能馈线构成微波电路元件谐振器、阻抗变换器、滤波器、移相器、定向耦合器等要求无辐射传输能量②分类TEM或准TEM传输线封闭金属波导表面波波导（开波导）双导线、同轴线、微带线、带状线等矩形、圆形等介质波导、介质镜像线、单根线等③要求损耗小传输功率大工作频带宽(合适）尺寸小2．导行波导波：沿导行系统定向传输的电

2、磁波传输线封闭金属波导开波导TEM横电磁波or准TEM波限制电磁波的能量在金属之间的空间传播完全限制电磁波在金属管内传播表面波TE横电波orTM横磁波约束电磁波在波导结构的周围沿轴向传播无限长直导行系统,其截面形状和尺寸、媒质的分布、结构材料及边界条件沿轴向均不变化。3．规则导行系统厘米波段同轴线、矩形波导、圆波导和微带线毫米波段介质波导和介质镜像线§2.1传输线方程源天线传输线源终端路的方法沿线用等效电压和等效电流的方法传输线传输高频或微波能量的装置(Transmissionline)当信号频率很高时，其波长很短，如

3、f=300MHz时，l=1m,f=3GHz时，l=0.1ml而传输线的长度一般都在几米甚至是几十米之长。因此在传输线上的等效电压和等效电流是沿线变化的。——→与低频状态完全不同。场和等效电压的相位变化2p的相应距离为一个波长。传输线理论长线理论一维分布参数电路理论传输线是以TEM导模方式传输电磁波能量。其截面尺寸远小于线的长度，而其轴向尺寸远比工作波长大时，此时线上电压只沿传输线方向变化。1）长线理论传输线的电长度：传输线的几何长度l与其上工作波长l的比值（l/l）。l/l>0.05l/l<0.05当线的长度与波长可以

4、比拟当线的长度远小于线上电磁波的波长长线Longline短线Shortline短线ll输入电压uin输出电压uout≈uin集总参数电路表示对于低频信号，如交流电源，其频率为50Hz，波长为6×106米，即6千公里。一般电源线的距离为几十公里(短线）。分布参数所引起的效应可忽略不计。所以采用集总参数电路进行研究。l长线ll输入电压uin输出电压uout≠uin分布参数电路表示当线上传输的高频电磁波时，传输线上的导体上的损耗电阻、电感、导体之间的电导和电容会对传输信号产生影响，这些影响不能忽略。2）传输线的分布参数(Di

5、stributedparameter)④分布电容：导线间有电压，导线间有电场。Cl为传输线上单位长度的分布电容。高频信号通过传输线时将产生分布参数效应：①分布电阻:电流流过导线将使导线发热产生电阻；Rl为传输线上单位长度的分布电阻。②分布电导：导线间绝缘不完善而存在漏电流；Gl为传输线上单位长度的分布电导。③分布电感：导线中有电流，周围有磁场；Ll为传输线上单位长度的分布电感。不均匀传输线均匀传输线沿线的分布参数Rl、Gl、Ll、Cl与距离无关的传输线沿线的分布参数Rl、Gl、Ll、Cl与距离有关的传输线3)均匀传输线

6、的电路模型单位长度上的分布电阻为Rl、分布电导为Gl、分布电容为Cl、分布电感为Ll,其值与传输线的形状、尺寸、导线的材料、及所填充的介质的参数有关。均匀传输线有耗线无耗线如传输线上无损耗，则为无耗传输线。即Rl=0,Gl=0。则其各分布参数为：对于铜材料的同轴线（0.8cm—2cm），其所填充介质为当f=2GHz时可忽略Rl和Gl的影响。——低耗线下表给出了双导线、同轴线和平行板传输线的分布参数与材料及尺寸的关系。同轴线a：内导体半径b：外导体半径m,e：填充介质双导线D：线间距离d：导线直径平行板传输线W：平板宽度

7、d：板间距离m,e：填充介质Ll(H/m)Cl(F/m)Rl(W/m)Gl(S/m)式中复介电常数为导体的表面电阻2.传输线方程传输线上的电压和电流是距离和时间的函数,则线元Dz<

8、时谐变化，则电压电流的瞬时值可用复数来表示：代入传输线方程，消去时间因子，可得：式中为传输线单位长度的串联阻抗、并联导纳。(Rl+jwLl)Dz(Gl+jwCl)Dz整理，可得复有效值的均匀传输线方程：即对上方程再微分,并相互代入：b)电压和电流的通解定义电压传播常数：两边求导移项代入电流的解为：式中为传输线的特性阻抗则方程变为：