第一章(均匀传输线理论)ppt课件.ppt

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1、第1章均匀传输线理论路2011年2月22日基础知识一、基尔霍夫定律支路、节点基尔霍夫电流定律(KCL)：基尔霍夫电压定律(KVL)：回路、网孔电阻电感电容U(t)=Ri(t)，i(t)=GU(t)U(t)=dψ/dt=Ldi/dti(t)=dq/dt=CdU/dt二、特性方程传输线的基本概念一、微波传输线及其种类微波传输线：用来传输微波信息和能量的各种形式传输系统的总称，也称导波系统。导行波：向一定方向传播的电磁波称为导行波电磁波的分类（按纵向分量的有无）：TEM波（横电磁波）：TE波（横电波）：T

2、M波（横磁波）：1、低频传输线在低频中，我们只要研究一条线(因为另一条线是作为回路出现的)。电流几乎均匀地分布在导线内。电流和电荷可等效地集中在轴线上。对于低频，我们只须用I，U和Ohm定律解决即可，无须用电磁理论。不论导线怎样弯曲，能流都在导体内部和表面附近2.微波传输线A:双导体传输线TEM波传输线B:波导TE,TM波传输线C:表面波传输线二﹑分布参数及分布参数电路传输线有长线和短线之分。长线是指传输线的几何长度l与线上传输电磁波的波长λ比值(电长度)≥0.05的传输线，反之为短线。长线集总参数电路

3、短线分布参数电路忽略分布参数效应100m,50Hz短线1m,1000MHz长线考虑分布参数效应设求引入的串联电抗和并联电纳1、2、根据传输线上的分布参数是非均匀分布，可以将长线分为均匀长线和非均匀长线。如果长线的分布参数是沿线均匀分布，不随位置而变化，则称为均匀长线，反之称非均匀长线三、均匀传输线的分布参数总结传输线：用来传输电磁能的装置长线和短线的区别长线电长度（l/λ）≥0.05短线电长度（l/λ）<0.05分布参数电路考虑分布参数效应集总参数电路忽略分布参数效应图1-2均匀传输线及其等效电路(a

4、)均匀平行双导线系统;(b)均匀平行双导线的等效电路;(c)有耗传输线的等效电路;(d)无耗传输线的等效电路1.1传输线方程及其解1.1传输线方程及其解1、均匀传输线方程根据基尔霍夫定律，有（1-1-2）泰勒公式:均匀传输线方程，也称电报方程瞬时值u、i与复振幅时变传输线方程和的关系为时谐传输线方程波动方程微分通解2、传输线方程的解根据γ=α+jβ,则可得传输线上的电压和电流的瞬时值表达式为：传输线上电压和电流以波的形式传播,在任一点的电压或电流均由沿-z方向传播的行波（称为入射波）和沿+z方向传播的

5、行波（称为反射波）叠加而成。现在来确定待定系数,传输线的边界条件通常有以下三种:①已知终端电压Ul和终端电流Il;②已知始端电压Ui和始端电流Ii;③已知信源电动势Eg和内阻Zg以及负载阻抗Zl。1.已知长线终端电压及电流,沿线电压电流的复数表达式为(原点选在终端)代入2.已知长线始端电压及电流,沿线电压电流的复数表达式为(原点选在始端)同理，可得3、入射波与反射波根据复数值与瞬时值的关系，沿线电压电流的瞬时值表示为、：由信号源向负载方向传播的行波，称之为入射波、：由负载向信号源方向传播的

6、行波，称之为反射波总结传输线方程的通解：传输线方程：传输线方程的特解：1.始端条件已知2.终端条件已知3.传输线的工作特性参数传输线的特性参量主要包括：特性阻抗，传播常数，相速和相波长，输入阻抗，反射系数，驻波比(行波系数)，行波系数1）、特性阻抗传输线的特性阻抗一般为复数。但当信号源频率很高，或长线损耗很小或无损耗时，满足以下条件：或在该条件下特性阻抗为实数，对于微波波段已满足该条件。其值仅决定于分布参数和，与频率无关双导线的特性阻抗2）传播常数传输线的传播常数一般为复数，它表示行波经过单位长度时振幅

7、和相位的变换。α：衰减常数，表示每经过单位长度时行波振幅衰减为原来的倍。β：相移常数，表示每经过单位长度时行波相位滞后的弧度数。3）相速和相波长相速是指导行波的等相位面的的运动速度相波长是指行波在一个周期T内，等相位面沿传播方向移动的距离1.2传输线阻与状态参量抗1.输入阻抗均匀无耗传输线α=0γ=jβγ=jβ(1).输入阻抗的定义（2）输入阻抗的性质a：随位置z而变换，且与负载阻抗和传输线的特性阻抗有关b：均匀无耗传输线的输入阻抗呈周期变化，具有λ/4变换性，和λ/2重复性当（n＝整数）时，tanβL

8、＝0当（n＝整数）时，tanβL＝∞2.反射系数（1）定义通解电压反射系数和电流反射系数的模相等，相位相差π。故一般情况下3.输入阻抗与反射系数的关系负载匹配：无耗线上任意一处z的反射系数的模与终端的反射系数的模相等，而相位比终端反射系数的相位滞后2βz。在复平面上Γ(z)的轨迹是一个顺时针方向旋转的圆，该圆的半径为4.驻波比（行波系数）全反射无反射，即匹配状态驻波比、行波系数和反射系数都可以描述传输线的工作状态三个参数的取值范围：（1）反