第2章传输线理论2.12.2(2011黄科大).pptVIP

　　第二章　传输线理论;;2传输线理论;第一节 引言; 2、传输线的分类 （1） 横电磁波（TEM波）传输线，如双导线、同轴线、带状线等。常用波段米波、分米波、厘米波。  (a)平行双导线 （b）同轴线 （c）带状线 ;; （3）.表面波传输线：如介质波导、介质镜像线、单根线等。其传输模式一般为混合波型。适用于毫米波。 （a）介质波导 （b）镜像线 （c）单根表面波传输线 ;二、分布参数电路 1、长线效应 设传输线的几何长度为 ，其上工作波长为 。（下面定义几个参数） 电长度：一般称 为传输线的电长度（电刻度）。 长线：一般认为电长度 (或0.05)的传输线是长线。（相应地 比 小的多的传输线就是短线。）。 例如：当 时， 米＝3厘米， 则几厘米的传输线就应视为长线； ;低频线上,某一时刻线上各点的电压V（电流I）可认为是处处相同的，所以它的V（I）仅仅是时间t的函数，而与空间位置z无关，可以认为，短线与工作波长相比较可以认为是一点。 这样 , 波在传输过程中的相位滞后效应可以忽略 , 而且 , 一般地也不计趋肤效应和辐射效应的影响 ; 电压和电流也都有确定的定义。因 此 , 在稳态下 , 系统内各处的电压或电流可近似地认为是同时地只随时间变化的量 , 而与空 间位置无关 ; 总之，一段线，低频时可以不考虑它的长度（或位置）对I、V的影响，微波时要考虑它的长度，因为线上每点有很多效应，如有电感、电容、损耗、辐射效应、趋肤效应等，这些都会引起信号的变化。 2、分布参数效应（以平行双线为例）（1）低频时，分布参数效应：（前面的课程曾经给出） 平行双线单位长度的分布电感（无论低频高频都存在）为 平行双线单位长度的分布电容（无论低频高频都存在）为 工作频率f=500Hz, 串联阻抗 很小， 并联阻抗 很大 。;由此可见，低频时，由分布电感产生的串联阻抗很小，分布电容产生的并联阻抗很大，由可以忽略。即可近似认为传输线上没有阻抗，也就是在传输线上没有电场、磁场能量的储存，也没有能量的损耗，而认为所有的阻抗都集中在电感、电容和电阻等元件中，认为能量储存在电感、电容元件中，损耗存在于电阻中，它们构成的是集中参数电路。 结论：在低频时，传输线的分布参数阻抗远小于线路元件（电感、电容和电阻）的阻抗，故可忽略分布参数效应，认为这样的电路是集总参数电路，电磁能量存在于电感、电容元件中。 （2）微波频率时，分布参数效应 平行双线单位长度的分布电感为 , 平行双线单位长度的分布电容为 , 工作频率f=5GHz时, 串联阻抗 很大， 并联阻抗 很小。 由此可见, 不能忽略，也就是说分布参数效应在微波频率下不能被忽略。 ;结论： 在微波频率时，传输线的分布参数效应不能被忽略，而认为传输线的各部分都存在有电感、电容、电阻和电导，也就是说，这时传输线和阻抗元件已融为一体，它们构成的是分布参数电路，即在传输线上处处有贮能、处处有损耗。也正是如此，在微波下，传输线的作用除传输信号外还可用于构成各种微波电路元件。 ;2.2 传输线波动方程和它的解;（c）.由于导线中通过电流，其周围就有磁场，因而导线上存在分布电感的效应；(单位长度分布电感用 表示。) （d）.由于导线间有电压，导线间便有电场，于是导线间存在分布电容的效应；(单位长度分布电容 用表示.) ;2．均匀传输线 根据传输线上分布参数均匀与否，可将传输线分为均匀和不均匀两种，下面讨论均匀传输线。 均匀传输线：两根导线材料相同，长度远大于两线间距离，并沿长度方向线间距离相等及周围介质均匀的传输线。 在均匀传输线上，分布参数R、L、C、G是沿线均匀分布的，即任一点分布参数都是相同的，用R1、L1、C1、G1分别表示传输线单位长度的电阻、电感 、电容、电导。 ;3．等效电路 对于均匀传输线，由于参数沿线均匀分布，故可任取一小线 元 来分析，此线元满足 ，是一个短线，则此线元可看成集总参数电路，故线元等效成集总参数电路 型网络，等效参数为： 线元等效电路如图所示。 ;整个传输线由许多小线元组成，故整个传输线的等效集总参数电路可看成由许多线元的 型网络链接而成，如图（b）所示