微波技术与天线——电磁波导行与辐射工程(第二版)[殷际杰][电子]第二章教案.ppt

第二章 传输线的基本理论 2-1 导行电磁波与导行机构—传输线 [用于2.1.1～2.1.3] 2-2 无耗均匀传输线的工作状态及其表征量 [用于2.2.1～2.2.3] 2-3 传输线匹配与圆图 [用于2.3.1～2.3.5] 2-4 有损耗传输线的传输特性 [用于2.4.1，2.4.3] 2-1 导行电磁波与导行机构—传输线 导行传输是电磁波的基本传输方式之一。不同媒质的界面具有导行电磁波的作用，因此导行电磁波的机构—传输线，需由不同媒质构成导引电磁波的界面。分析导行电磁波问题其核心仍然是电磁场的空间分布，但是当我们注意于波的传输方向问题时，可暂不考虑与传输方向垂直的横向场分布，这样便可用集总的电路来替代分布的场来讨论电磁波的传输。 下面的图为平行双线传输线导行电磁波的示意。也可从中看出路与场的关系。 从电路的概念上说，当信源频率足够高，传输线的长度与信号波长可相比拟时，线上的电压（代表电场）和电流（代表磁场）具有明显的位置效应，即线长不同位置处的电压（和电流）幅值和相位将为不同,u(t)和i(t)应写为u(t,z)和i(t,z) 。 表示在 复平面上以 2－63 、 为参量的圆组如图 把传输线归一化阻抗和电压反射系数共同表示在 复平面上的阻抗圆图如下图 2－64 ②阻抗圆图上特殊的点、线及点的移动 阻抗圆图上有三个特殊的点。 即 显然这表示匹配，即行波状态。圆图上越靠近原点的点，反射系数的模值越小，也就越接近匹配状态。 ,则Zin(d)=Z0， 2－65 在这一点上│Γ(d)│=0， 坐标原点（0，0）， 点(1,0)的位置上， 表示全反射即驻波状态。 为零表示在此位置，反射波电压与入射波电压同相位，因此是电压波腹（电流的波节）位置。该点处 ，因此 ，即驻波状态时电压波腹位置处的输入阻抗应该是趋于无穷大的。 它也是│Γ(d)│=1和 │Γ(d)│=1是全反射，故称之为驻波圆。 阻抗为纯电抗，这也是传输线驻波状态时的特征。现在若从电压波腹点(1,0)经下半圆周到电压波节点(-1,0)，则圆图上为顺时针转过角度π弧度，根据反射系数辐角变化ΔφΓ与传输线位置变化的关系，可算出在线上向信源方向刚好移动了λp/4，即相邻波腹波节间的距离。若再从点(-1,0)经上半圆周回到点(1,0)，则相当于传输线上又向信源方向前移λp/4到达电压波腹位置，那么两相邻波腹距离为λp/2，在圆图上则是转过2π弧度。 的圆。此圆上各点因 为零表示此圆上各点 位置上，│Γ(d)│=1, φΓ = π， 在此点处为全反射即驻波状态。φΓ为π表示反射波电压与入射波电压反相位，因此这一位置处是电压波节（电流波腹），其阻抗应该是零。 ，显然 2－66 点(-1, 0) 单位圆 的圆， 位置上输入阻抗的实部 。所以 调配是很重要的。 ，即表示其与传输线对应 的圆对传输线 2－67 此圆上各点都是 +u 轴上各点0│Γ(d)│1, φΓ = 0，是行驻波状态时电压波腹位置的集合。此线段上点 表示输入阻抗为纯 与 之间关系式，当φΓ = 0时 阻，且R(d)Z0。由电压驻波比S与电压反射系数│Γ(d)│之间关 关系式及归一化阻抗 ∴ 即电压波腹点上的归一化电阻 值等于驻波比S，因此阻抗圆图 圆的标数就是驻波比S的值。 上+u轴上 -u轴上的点0│Γ(d)│1, φΓ = π，是行驻波状态电压波节 表示输入阻抗为纯阻，且R(d)Z0。 的集合。此线段上 2－68 实轴u。 阻抗圆图上一点，在以该点到原点的距离为半径，以原点为圆心的圆上顺时针移动，表示在传输线上相应的位置处向信源方向移动。因为无耗传输线上电压反射系数的模│Γ(d)│是与位置无关的，所以在移动过程中│Γ(d)│不变。圆图上转过的角度与线上移动的距离之间的关系 反之若点沿│Γ(d)│不变的圆逆时针移动，则表示传输线上相应位置向负载方向移动。 若阻抗圆图上一点，沿所在位置处 线上相应位置处串入一可变电抗。电抗变化数可由所在点处 圆的标度差确定。因为电抗的接入，电压反射系数的模和辐角都要发生改变。 圆移动，则表示在传输 阻抗圆图上的点沿所在位置的 应位置上串入