传输线.pptx

7.6 传输线 用来传输电磁能量的导体、介质系统称为传输线。 常用传输线实际结构图 /~roblin/Design.html 双导体结构：平行双线、同轴线、带状线、微带线。 波导管：矩形波导、圆波导、脊波导。 介质波导：光纤、镜像线、单根线。 TE和TM波传输线 TEM波传输线 TE和TM波的混合波，表面波传输线 应用频段范围很宽，但在高频段传输能量损耗较大。 损耗小，功率容量大，但体积大，带宽窄。 结构简单、体积小、功率容量大，主要用于毫米波段。 低频传输线：电流几乎均匀的分布在导线内部，电流和电荷可等效地集中在轴线上。只须用电压、电流和欧姆定律解决即可，无须用电磁理论。电磁能流在导体内部和表面附近分布。低频传输线可以采用“路”的方法分析。低频传输线有“长线”与“短线”之分。 微波传输线：频率升高时，出现集肤效应（skin effect）。电流、电荷和场集中在导体表面，导体内部几乎没有能量传输。微波功率只能在导体之外的空间传输，导线只是引导的作用。需要采用场的方法分析。 ●“场”的分析方法 从麦氏方程出发，解特定边界条件下的电磁场波动方程，求得场量( E和H)随时间和空间的变化规律，由此来分析电磁波的传输特性。 ●“路”的分析方法 将传输线作为分布参数来处理，得到传输线的等效电路，然后由等效电路根据基尔霍夫定律导出传输线方程，再解传输线方程，求得线上电压和电流随时间和空间的变化规律，最后由此规律来分析电压和电流的传输特性。这种路的分析方法,又称为长线理论。 研究传输线上所传输电磁波的特性的方法有两种。 TEM波传输线惟一可以用分布参数的“路”理论描述。 ? “场”的理论和“路”的理论既是紧密相关的，又是相互补充的。有些传输线宜用“场”的理论去处理，而有些传输线在满足一定条件下可以归结为“路”的问题来处理，这样就可借用熟知的电路理论和现成方法，使问题的处理大为简化。 ? 长线是指传输线的几何长度和线上传输电磁波的波长的比值(即电长度)大于或接近于1。反之称为短线。 在微波技术中，波长以m或cm计,故1m长度的传输线已长于波长，应视为长线。 在电力工程中,即使长度为1000m的传输线，对于频率为50Hz(即波长为6000km)的交流电来说，仍远小于波长，应视为短线。 传输线这个名称均指长线传输线。 ? 电长度： 7.6 . 1 传输线方程及其解 集总参数电路：低频电路，电阻、电感、电容和电导都是以集总参数的形式出现。连接元件的导线是理想的短路线。 分布参数电路：微波波段，长线，线上每一点都分布有电阻、电感、电容和电导，导致沿线的电流、电压随时间和空间位置变化。 短线为集总参数电路，长线是分布参数电路。 均匀传输线：是指传输线的几何尺寸、相对位置、导体材料以及周围媒质特性沿电磁波传输方向不改变的传输线，即沿线的参数是均匀分布的。 一般情况下均匀传输线单位长度上有四个分布参数:分布电阻R、分布电导G、分布电感L和分布电容C。它们的数值均与传输线的种类、形状、尺寸及导体材料和周围媒质特性有关。 传输线方程，电报方程 传输线方程 正弦电流/电压，复数值与瞬时值的关系 传输线单位长度的串联阻抗 单位长度的并联导纳 均匀长线的电压波动方程 电流波动方程 特性阻抗：入射电压与入射电流之比 相移常数 传播常数 衰减常数 由源向负载的入射波, incidental wave 由负载向源的反射波,reflected wave 传输线上任意点的电压和电流都是入射波和反射波的叠加。 当特性阻抗为实数时，电压入射波和电流入射波（反射波）同相，电压反射波与电流反射波反相 。 通解形式由什么决定？ 特性阻抗由什么决定？ 传播常数由什么决定？ （长线的分布电路） A1、A2由什么决定？ 行驻波 　　分布参数L、C、R和G均为常量的传输线称为均匀传输线。 当R=0和G=0时，均匀传输线称为均匀无耗传输线。 理想的无耗传输线是不存在的。但通常传输线都是由良导体制成的，介质的高频损耗也不大，因此，条件RωL， GωC基本是满足的，故可近似当作无耗传输线分析。只有在传输线比较长或专门分析传输的损耗功率和传输效率时，才作为有耗传输线分析。 均匀无耗传输线方程的解 1． 通解 行驻波 1、长线与短线 2、均匀