微波技术基础5.ppt

传输线的电路理论 一般传输线的要求： 能量损耗小 工作频带宽 功率容量大 传输效率高 尺寸小和成本低 传输线的电路理论 场解法 — 结构简单的元件，分析起来也是相当繁琐，复杂结构的元件就更难以进行。 微波等效电路法—又称传输线电路理论，亦称分布参数电路理论，将电磁场的问题，在一定条件下化为电路的问题来求解，即 “化场为路”，使问题得以简化。 学习内容 传输线方程及解 分布参数阻抗 传输线的工作状态及参量(有耗/无耗) 史密斯圆图及应用 阻抗匹配 传输线的电路理论 TEM波传输线等效电路模型 传输线的电路理论——传输线方程及解 时谐均匀传输线，省去时间因子 传输线的电路理论——传输线方程及解 （传输线电压、电流波动方程 ） 其解为： 传输线的电路理论——传输线方程及解 上面的方程有四个未知量A1，B1，A2，B2，但是I(Z）的表达式可继续写为： 传输线的电路理论——传输线方程及解 其中 这样待定系数只剩下了A1，B1；A1、B1决定于传输线的端接条件 ，通常端接条件有三种： （1）已知终端电压UL和电流IL； （2）已知始端电压Us和电流Is； （3）已知激励源的电动势Es、内阻抗Zs和负载阻抗ZL。 常见情况是第1种。 传输线的电路理论——传输线方程及解 坐标z的起点选择在负载端即z=0 ，有： 传输线的电路理论——传输线方程及解 令 （入射波） （反射波） 因此 传输线的电路理论——传输线方程及解 V(z)，I(z)还可表示为 写成矩阵形式 传输线的电路理论——传输线方程及解 如果传输线无耗 同样容易推导出：若坐标z的起点选在波源端，即选择始端端接条件，线上任意一点的电压、电流表达式为： 传输线的特性参量 传输线的特性参量是指传输线的结构尺寸，填充媒 质及工作频率所决定的量，直接与传输线的分布参数有 关。主要有传输线的特性阻抗、传播常数、导波的相速 和波导波长。 (1)传输线的特性阻抗 定义— 传输线上行波电压与行波电流之比,用Z0表示；其倒数称为传输线的特性导纳Y0。 或 因此，特性阻抗是传输线上任意处入射波电压与入射波 电流之比或反射波电压与反射波电流之比的负值。 无耗传输线 低耗传输线 平行双线 同轴线 (常用特性阻抗值为50欧，75欧) （2）传播常数 一般表达式 称为衰减常数，表示单位长度上行波振幅变化； 称 为相移常数，表示单位长度上行波相位变化。 无耗传输线 (3) 相速 和波导波长 相速的定义与场解法中的电磁波的相速定义完全一 样，是指行波等相位面移动的速度，这里系指电压、电 流行波。 将平行双线/同轴线的C1、L1值代入上式,得: 非磁性介质 因此传输线的特性阻抗可以由单位长度分布电容或分布电感来求得。 波导波长的定义与场解法定义电磁波导的波长一样，是波在一周期内沿线所传播的距离，即 对于实用的微波传输线 式中 是真空或自由空间电磁波的波长。该式表明，传输线上电压、电流波的波长与TEM波的波长完全相同。 传输线上随所接负载不同或位置不同而变化的量，称传输线的工作参量。 定义—传输线上任一点z处的反射波电压 (或反射波 电流 )与入射波电压 (或入射波电流 )之 比称为电压反射系数（或电流反射系数），常用符号 来表示。 电压反射系数： 电流反射系数： 通常情况下，采用电压反射系数（简称反射系数）来表 征传输线上波的反射情况，用 表示. 为负载反射系数的相角。 因此，无耗传输线上任意一点的反射系数为： 反射系数与输入阻抗间的关系 传输线上任一点z处的电压和电流可以表示为： 驻波的产生—传输线上存