1.1传输线理论介绍.ppt

1.1 引论 一、微波传输线的种类 传输线---凡是能够导引电磁波沿一定方向传输的结构（导体、介质系统等）。 一、微波传输线的种类 电长度： 传输线的几何长度l与线上传输电磁波的波长λ之比：l/λ。 长线： 电长度较大的传输线。用分布参数进行描述。应用传输线理论分析。 短线： 电长度很小的传输线。应用电路理论分析。 由于这些电阻效应，电感效应，电容效应和电导效 应分布在传输线的每一点，故称为分布参数。 传输线的等效电路模型： ?v,i的既是距离z的函数又是时间t的函数。 2.时谐均匀传输线方程 * 电磁场理论： 精确----理论上可包含所有路理论。---场论方法的基础是本征模理论。 电路理论： 简单、近似 传输线理论：介于二者之间,是微波电路设计的基础。在微波网络分析中也相当重要。 网络方法的基础是广义传输线理论 基本思路： 用电磁场理论解出等效分布电路参量，采用电路理论来分析。 第1章 传输线理论 1.2 传输线基本方程 1.3 传输线的特性参量 1.1 引论 1.5 史密斯圆图（工具） 1.6 传输线的阻抗匹配 1.4 无耗传输线工作状态分析 第1章 传输线理论 微波传输线种类繁多，按其传输的电磁波波型， 大致可划分为三种类型 (1)TEM波传输线； (2)TE波和TM波传输线； (3)表面波传输线 （1）TEM波 （2）TE、TM波 （3）表面波 二、分布参数及传输线等效电路模型 分界线可认为是： 100Km长的高压线，电长度 ---- 短线 1cm长的传输线，工作频率为3GHz，电长度 ---- 长线 传输线理论------长线理论 二、分布参数及传输线等效电路模型 分布参数(distributed parameter) 单位长度上有：分布电阻R1 ，分布电感L1 ，分布电容C1和分布电导G1 二、分布参数及传输线等效电路模型 分布参数(distributed parameter) 二、分布参数及传输线等效电路模型 （1） 传输线中存在电流I，则周围必有磁通与之交链，存在分布电感L0; （2）传输线两导体中存在电荷Q，则两导体间必有电压V，存在分布电容C0; （3）两导体间电压V,介质σ≠0，有漏电流I,则两导体间存在分布电导G0； （4）电流趋肤效应严重，穿透深度δ，导体电导率σ有限，存在表面电阻R0; 分布参数(distributed parameter) 二、分布参数及传输线等效电路模型 均匀传输线：分布参数R1，L1，C1，G1沿线各点值不变。 无耗传输线：分布参数R1=0，G1=0。 分布参数数值与传输线的形状、尺寸、导线材料及填充介质有关。 d d D D 2 2 ln / - + pwe d R d d D D d d D D 2 2 2 2 2 ln / ln - + - + p pe p m 同轴线 双导线 a b 平行板传输线 a D W d 二、分布参数及传输线等效电路模型 传输线方程 ： 为基本方程，是描述传输线电压、电流的变化规律及其相互关系的微分方程 。 1.可以从场的角度以某种TEM传输线导出 2.也可以从路的角度，由分布参数得到的 传输线电路模型导出 采用路理论分析----得到一般传输线方程 ----然后对时諧情况求解----最后研究传输线的特性参数 。 1.2 传输线基本方程 一、传输线方程 1.一般传输线方程 1.2 传输线基本方程 根据基尔霍夫定律，得： 1.2 传输线基本方程 1.一般传输线方程 将上式两面同除Δz并取limΔz-0 ?2.2-1 一般传输线方程 1.2 传输线基本方程 1.一般传输线方程 传输线方程也称电报方程。在沟通大西洋电缆(海底电缆)时，开尔文首先发现了长线效应：电报信号的反射、传输都与低频有很大的不同。经过仔细研究，才知道当线长与波长可比拟或超过波长时，我们必须计及其波动性，这时传输线也称长线。 分布参数R、L、C和G不随位置变化的均匀 传输线稳态情况，此时 ? ? ? 其中V(z),I(z)是电压电流的复振幅。 1.2 传输线基本方程 一、传输线方程 1.2 传输线基本方程 2.时谐均匀传输线方程 时谐传输线方程 (2.2-2) 单位长度串联阻抗 单位长度并联导纳 将式(2.2-2)两边对z再求一次微分，得: (2.2-3) 其中：