[工程科技]第5章 传输线.ppt

第5章 传输线 第1节 传输线和分布参数 一、传输线的概念 传输线：由两个或多个距离很近的平行导体所构成的系统 双线传输线：由两个导体构成的传输线 多导体传输线：由两个以上导体构成的传输线 均匀传输线：传输线的横截面尺寸在传输线沿线任意点处都相等 双线传输线的常见类型 传输线的分析方法 若传输线的长度远小于在传输线中传输的信号的波长——采用集中参数电路理论来分析 若传输线的长度与在传输线中传输的信号的波长可比拟——采用分布参数电路理论来分析 二、传输线的分布参数 分布电阻 分布电导 分布电容 分布电感 1.分布参数之间的关系 2.分布电感的计算 平行双线分布电感计算 3.分布电容的计算原理 分布电容： 3.传输线的电阻 第2节 传输线方程及解 一、传输线方程 传输线的等效电路 第3节 传输线的特性参数 一、传输线的特性阻抗 二、传播系数 三、传输线的输入阻抗 输入阻抗的测量方法 四、反射系数 五、驻波比 驻波比和反射系数的关系 第4节 传输线的工作状态 一、传输线的行波状态 行波状态下的电压和电流分布 二、传输线的驻波状态 驻波状态下的电压和电流分布 传输线驻波状态的特点 三、传输线的混合波状态 行波系数的定义 ——输入阻抗为纯感抗 ——输入阻抗为纯容抗 传输线特性阻抗的测量方法： 传输线上某点的反射波电压与入射波电压之比， 定义为该点处的反射系数。 由 得终端处的入射波电压和反射波电压分别为 所以， 式中， 称为传输线的终端反射系数。 对于无损耗传输线， 定义电流反射系数： 入射波电流和反射波电流分别为： 传输线上最大电压(或电流)与最小电压(或电流)的比值， 定义为驻波系数或驻波比，表示为 1S∞ ， 例1：一特性阻抗为500Ω的平行双线传输线，两线间介质是空气。由f =150MHz的正弦电源供电，终端负载为C=200pF的电容器。 试求：（1）终端到距离终端最近的电压波腹点及电压波节点的距离；（2）若电容器上的电压有效值U=400V,计算波腹电压和波腹电流的有效值。 解： （1）由于lλ/4的开路线可等效为电容，所以终端接电容负载的传输线可以看成延长了一段长度l后的开路线，沿线电压和电流分布： 终端到离终端最近的电压波腹点的距离： 波腹电压也就是开路线终端电压 波腹电流距离终端λ/4处 例2：长度为l=1.5m的无损耗传输线（设lλ/4）， 当其终端短路时，测得入端阻抗为 ， 当其终端开路时测得入端阻抗为 。 试求该传输线得特性阻抗Z0和传输常数k。 解： λ/4 阻抗变换器 当 选用合适的特性阻抗的传输线，用 的传输线 可以实现两个阻抗： 之间的阻抗匹配。 例3 一信号发生器用一根特性阻抗Z0=50Ω的无损耗传输线， 同时输出给RL1=64Ω和RL2=25Ω的两个电阻负载。每个电阻 各接一段λ/4的阻抗变换器后再接Z0=50Ω的传输线，可以 实现传输线阻抗匹配，且两个电阻得到相同的功率。 求：（1）每一个λ/4线的特性阻抗； （2）各λ/4线上的驻波比。 解：（1）匹配时，A-A’,处的输入阻抗等于50Ω， 由于供给两个电阻相同的功率，所以 （2）在匹配的情况下，主传输线上s=1无反射波。 在两个λ/4线上的驻波比分别是： 在特性阻抗为Z02的λ/4线上 在特性阻抗为Z01的λ/4线上 行波状态是指传输线上无反射波出现，只有入射波的工作状态。 当传输线终端负载阻抗等于传输线的特性阻抗，即 = 时，线上只有入射波（反射系数为零）。此时 对于无损耗线， 是 的初相角，因 是纯电阻，故此处的 ，所以瞬时值形式为 当传输线终端短路，开路或接纯电抗性负载时， 入射波和全反射波叠加形成驻波，使传输线工作 在全驻波状态。即当 ， 或者 时，都有 时， ， 瞬时值形式： 不再具有行波的传输特性，而是在线上作简谐振荡。相邻两波节点之间的电压(电流)同相，波节点两侧的电压(电流)反相； 传输线上电压和电流的振幅是位置z的函数，出现最大值(波腹点)和零值(波节点); 传输线上各点的电压和电流在时间和空间上均有90o的相位差; 传输线在全驻波状态下没有功率传输。 * * 均匀传输线的分布参数沿线均匀分布。 用每单位长度的参数来表示传输线的分布参数： R1 G1 C1 L1 分布电感为外电感和内电感之和： 一般情况下： 三个分布参数之间的关系为： 载流导线周围的磁场 R1 R2 s a b C=Q/U 单位：