工程电磁场之七均匀传输线中的导行电磁波ppt课件.ppt

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1、GuidedElectromagneticWaveinUniformTransmissionLine第七章均匀传输线中的导行电磁波下页返回熟练掌握均匀传输线的稳态分析方法3.掌握有损耗传输线的无畸变条件重点：2.深刻理解电压波和电流波的传播特性(行波、驻波、匹配等)7.0引言1.传输线的定义和分类下页上页用以引导电磁波，将电磁能或电磁信号从一点定向地传输到另一点的电磁器件称为传输线。要求达到最大效率的传输能量。分类传递横电磁波（TEM波）的平行双线、同轴电缆、平行板等双导体系统传输线。工作频率为米波段（受限于辐射损耗）。定义一般按传输线上传递电磁波的类型分为：传递横电波（T

2、E波）或横磁波（TM波）的单导体系统，如金属波导和介质波导等。工作频率为厘米波段2.传输线的分析方法下页上页传输线的分析研究可以从路和场两种观点着手讨论。场的方法路的方法当传输线的长度l<<,称为短线，可以忽略电磁波沿线传播所需的时间，即不计滞后效应，沿线的电磁场可作似稳场，可用集中参数的电路来描述。当传输线的长度l,称为长线，滞后效应不可忽视，沿线传播的电磁波不仅是时间的函数，而且是空间坐标的函数，必须用麦克斯韦方程描述。场路结合的方法从场的观点出发根据麦克斯韦方程导出传输线的基本方程，得到分布参数电路，然后用路的方法研究传输线中的电磁过程。均匀传输线下页上页7.1

3、无损耗均匀传输线方程(LosslessUniformTransmissionLineEquation)1.无损耗均匀传输线上的TEM波讨论的前提传输线沿线的电介质性质、导体截面、导体间的几何距离处处相同。无损耗线构成传输线的导体是理想导体，线间的介质是理想介质。传输线两导体间的距离d<<，忽略传输线横向方向的滞后效应，认为系统中除了负载吸收能量外无其他形式的能量损耗。在xy平面横向电场和横向磁场满足方程：下页上页iiz根据结论无损耗均匀传输线周围的电磁波只有横向分量，即传输的是TEM波。TEM波的电场和磁场在传输线横截面内的分布和静态场的分布完全一样；下页上页结论根据无损

4、耗均匀传输线周围TEM波的特点，可以引入电路中电压和电流的概念，把电压与电场、电流与磁场联系起来得到用电压和电流表示的传输线方程。2.无损耗均匀传输线方程iiz12因此在z=C的任意xy平面内，定义两导线之间的电压dzadcbB单位长度的磁通下页上页dzadcbB应用洛仑兹规范下页上页结论无损耗均匀传输线沿线有感应电势存在导致两导体间的电压随距离z而变化；无损耗均匀传输线方程也称为电报方程，反映沿线电压电流的变化。无损耗均匀传输线沿线有位移电流存在，导致导线中的传导电流随距离z而变化；无损耗均匀传输线方程适用于任意截面的由理想导体组成的二线传输线。下页上页3.无损耗均匀传输

5、线的电路模型整个传输线可以看成是由许许多多微小的线元dz级联而成根据传输线方程可以得到传输线的等值电路模型电容和电感连续且均匀地分布在整个传输线上每一个线元可以看成是集总参数的电路，因而可以将基尔霍夫定律应用到这个电路的回路和节点。模型特点无损耗均匀传输线的电气性质由L0和C0决定，其值可以按照相应静态场中的定义和方法来计算。原参数7.2无损耗均匀传输线的传播特性1.无损耗均匀传输线方程的解下页上页波动方程类比平面波得通解瞬态解u+入射电压波、u-反射电压波；i+入射电流波、i-反射电流波。下页上页正弦稳态解瞬态形式复数形式式中传播常数方程的解下页上页瞬时式结论传输线方程的

6、解与无限大理想介质中传播的均匀平面波的解有相同的形式，因此第六章中的一些结论和分析方法可以应用于传输线。即沿线总的电压为入射波电压和反射波电压的合成，总的电流为入射波电流和反射波电流的合成。下页上页2.无损耗均匀传输线的传输参数传输线的传输参数是指由传输线的结构尺寸、填充的媒质及工作频率所决定的量。主要有传输线的特性阻抗、传播常数、导行波的相速度和波长。对于无损耗均匀传输线，这些参数的值由传输线分布参数L0、C0和频率决定。传播常数相位常数与频率成线性关系特性阻抗下页上页定义特性阻抗注意无损耗传输线的特性阻抗为一实数特性阻抗的计算不同于波阻抗一般平行双线常用的特性阻抗值为2

7、50，400，600同轴线常用的特性阻抗值为50和75。下页上页相速度相速度的定义与平面电磁波的相速度定义完全一样电压或电流行波等相位面移动的速度常数波长行波电压或电流相位相差2的两点间距离7.3无损耗均匀传输线的工作参数传输线的工作参数主要有传输线的入端阻抗、反射系数和透射系数、驻波系数。这些参数与传输线所接负载ZL密切相关。掌握这些参数对分析传输线问题是很有用的。下页上页1.无损耗均匀传输线的入端阻抗传输线上任意点的入端阻抗等于该点的总电压与总电流之比：定义a,b端阻抗下页上页结论入端阻抗和传输线的