第1章 均匀传输线

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1 均匀传输线理论

1 均匀传输线理论

U ( z ) A1e j z A2e j z 1 I ( z ) ( A1e j z A2e j z ) z0
E ( z ) A1e j z A2e j z H ( z) 1

( A1e j z A2e j z )
其中,特性阻抗 Z0
U 0 A1 A2 Z 0 I 0 A1 A2
1 A1 (U 0 Z 0 I 0 ) 2 1 A2 (U 0 Z 0 I 0 ) 2
1 1 j z j z U ( z ) ( U Z I ) e ( U Z I ) e 0 0 0 0 0 0 2 2 1 1 j z I ( z) (U 0 Z 0 I 0 )e (U 0 Z 0 I 0 )e j z 2Z 0 2Z 0
再考虑终端条件
j l j l U ( l ) A e A e Zl Il 1 2 j l j l Z I ( l ) A e A e 1 2 0
即 A1e
j l
A2e
j l
Zl ( A1e j l A2e j l ) Z0
u ( z , t ) Re U ( z )e jt jt i ( z , t ) Re I ( z ) e
式中,U(z)、I(z)只与z有关,表示在传输线z处的电 压或电流的复值。 i( z, t ) dU u ( z, t ) Ri ( z , t ) L ( R j L) I ZI z t dz dI i ( z , t ) Gu ( z , t ) C u ( z , t ) (G jC )U YU z t dz

1.4传输线的传输功率、效率与损耗

1.4传输线的传输功率、效率与损耗

1.4 传输线的传输功率、效率与损耗传输线传输功率效率与损耗传输功率本节要点传输效率 损耗 功率容量Decibels (dB)作为单位功率值常用分贝来表示,这需要选择一个功率单位作为参考,常用的参考单位有1mW 和1W 。

如果用1mW 作参考,分贝表示为:=)mW (lg 10)dBm (P P 如1mW=0dBm 10mW=10dBm 1W=30dBm 0.1mW=−10dBm如果1W 作参考,分贝表示为:如1W=0dBW10W=10dBW0.1W=−10dBW)W (lg 10)dB (P P =插入损耗1.5 阻抗匹配阻抗匹配具有三种不同的含义,分别是负载阻抗匹配、源阻抗匹配和共轭阻抗匹配。

抗匹配源阻抗匹配和共轭阻抗匹配本节内容三种匹配阻抗匹配的方法与实现1. 三种匹配(impedance matching)入射波射波反射波Z 0Z lZ (1)g负载阻抗匹配:负载阻抗等于传输线的特性阻抗。

此时传输线上只有从信源到负载的入射波,而无反射波。

(2)源阻抗匹配:电源的内阻等于传输线的特性阻抗。

()阻抗内阻等传输线特性阻抗对匹配源来说,它给传输线的入射功率是不随负载变化的,负载有反射时,反射回来的反射波被电源吸收。

E gZ gZ in=Z g* E g负载阻抗匹配Z l =Z 0 Z =Z 信号源阻抗匹配g 0 共轭阻抗匹配Z in =Z g *匹配器1匹配器2*g in ZZ =Z in =Z 02. 阻抗匹配的实现方法隔离器或阻抗匹配衰减器负载匹配的方法:从频率上划分有窄带匹配和宽带匹配;从实现手段上划分有λ/4阻抗变换器法、支节调配法。

(1) λ/4阻抗变换器匹配方法此处接λ/4阻抗变换器lR Z Z 001=Z Z =0in电容性负载Z 0若是l 1λ/401Z Z =电感性负载又如何?Z 0Z 0Z 01ρR x =Z 0/ρZ i n =Z 0(2) 支节调配法(stub tuning)(2)(i)支节调配器是由距离负载的某固定位置上的并联或串联终端短路或开路的传输线(称之为支节)构成的。

微波技术与天线复习知识要点

微波技术与天线复习知识要点

微波技术与天线复习知识要点绪论●微波的定义:微波是电磁波谱介于超短波与红外线之间的波段,它属于无线电波中波长最短的波段;●微波的频率范围:300MHz~3000GHz ,其对应波长范围是1m~●微波的特点要结合实际应用:似光性,频率高频带宽,穿透性卫星通信,量子特性微波波谱的分析第一章均匀传输线理论●均匀无耗传输线的输入阻抗2个特性定义:传输线上任意一点z处的输入电压和输入电流之比称为传输线的输入阻抗注:均匀无耗传输线上任意一点的输入阻抗与观察点的位置、传输线的特性阻抗、终端负载阻抗、工作频率有关;两个特性:1、λ/2重复性:无耗传输线上任意相距λ/2处的阻抗相同Z in z= Z in z+λ/22、λ/4变换性: Z in z- Z in z+λ/4=Z02证明题:作业题●均匀无耗传输线的三种传输状态要会判断1.行波状态:无反射的传输状态▪匹配负载:负载阻抗等于传输线的特性阻抗▪沿线电压和电流振幅不变▪电压和电流在任意点上同相2.纯驻波状态:全反射状态▪负载阻抗分为短路、开路、纯电抗状态3.行驻波状态:传输线上任意点输入阻抗为复数●传输线的三类匹配状态知道概念▪负载阻抗匹配:是负载阻抗等于传输线的特性阻抗的情形,此时只有从信源到负载的入射波,而无反射波;▪源阻抗匹配:电源的内阻等于传输线的特性阻抗时,电源和传输线是匹配的,这种电源称之为匹配电源;此时,信号源端无反射;▪共轭阻抗匹配:对于不匹配电源,当负载阻抗折合到电源参考面上的输入阻抗为电源内阻抗的共轭值时,即当Z in=Z g﹡时,负载能得到最大功率值;共轭匹配的目的就是使负载得到最大功率;●传输线的阻抗匹配λ/4阻抗变换P15和P17●阻抗圆图的应用与实验结合史密斯圆图是用来分析传输线匹配问题的有效方法;1.反射系数圆图:Γz=|Γ1|e jΦ1-2βz= |Γ1|e jΦΦ1为终端反射系数的幅度,Φ=Φ1-2βz是z处反射系数的幅角;反射系数圆图中任一点与圆心的连线的长度就是与该点相应的传输线上某点处的反射系数的大小;2.阻抗原图点、线、面、旋转方向:➢在阻抗圆图的上半圆内的电抗x>0呈感性,下半圆内的电抗x<0呈容性;➢实轴上的点代表纯电阻点,左半轴上的点为电压波节点,其上的刻度既代表r min又代表行波系数K,右半轴上的点为电压波腹点,其上的刻度既代表r max又代表驻波比ρ;➢|Γ|=1的圆图上的点代表纯电抗点;➢实轴左端点为短路点,右端点为开路点,中心点处是匹配点;➢在传输线上由负载向电源方向移动时,在圆图上应顺时针旋转,;反之,由电源向负载方向移动时,应逆时针旋转;3.史密斯圆图:将上述的反射系数圆图、归一化电阻圆图和归一化电抗圆图画在一起,就构成了完整的阻抗圆图;4.基本思想:➢特征参数归一阻抗归一和电长度归一;➢以系统不变量|Γ|作为史密斯圆图的基底;➢把阻抗或导纳、驻波比关系套覆在|Γ|圆上;●回波损耗、功率分配等问题的分析✓回波损耗问题:1.定义为入射波功率与反射波功率之比通常以分贝来表示,即Lrz=10lgP in/Pr dB对于无耗传输线,ɑ=0,Lr与z无关,即Lrz=-20lg|Γ1| dB2.插入损耗:定义为入射波功率与传输功率之比3.|Γ1|越大,则| Lr |越小;|Γ1|越小,则| L in|越大;P21:有关回波损耗的例题例1-4✓功率分配问题:1.入射波功率、反射波功率和传输功率计算公式反映出了它们之间的分配关系;P192.传输线的传输效率:η=负载吸收功率/始端传输功率3.传输效率取决于传输线的损耗和终端匹配情况第二章规则金属波导●导波系统中的电磁波按纵向场分量的有无,可分为TE波、TM波和TEM波三种类型;知道概念➢TEM波:导行波既无纵向磁场有无纵向电场,只有横向电场和磁场,故称为横电磁波;E z=0而H z=0➢TM波E波:只有纵向电场,又称磁场纯横向波;E z≠0而H z=0➢TE波H波:只有纵向磁场,又称电场纯横向波;E z=0而H z≠0●导行条件:k c<k时,f>f c为导行波;●矩形波导、圆波导主要模式的特点及应用✧矩形波导:将由金属材料制成的、矩形截面的、内充空气的规则金属波导称为矩形波导;1)纵向场分量E z和H z不能同时为零,不存在TEM波;2)TE波:横向的电波,纵向场只有磁场;➢TE波的截止波数k c,➢矩形波导中可以存在无穷多种TE导模,用TE mn表示;➢最低次波形为TE10,截止频率最低;3)TM波➢TM11模是矩形波导TM波的最低次模,其他均为高次模;4)主模TE10的场分布及其工作特性➢主模的定义:在导行波中截止波长最长截止频率最低的导行模➢特点:场结构简单、稳定、频带宽和损耗小等;✧圆波导:若将同轴线的内导体抽走,则在一定条件下,由外导体所包围的圆形空间也能传输电磁能量,这就是圆形波导;➢应用:远距离通信、双极化馈线以及微波圆形谐振器等;➢圆形波导也只能传输TE和TM波形;➢主模TE11,截止波长最长,是圆波导中的最低次模;圆波导中TE11模的场分布与矩形波导的TE10模的场分布很相似,因此工程上容易通过矩形波导的横截面逐渐过渡变为圆波导;即构成方圆波导变换器;➢圆对称TM01模:圆波导的第一个高次模,由于它具有圆对称性故不存在极化简并模;因此常作为雷达天线与馈线的旋转关节中的工作模式;➢低损耗的TE01模:是圆波导的高次模式,它与TM11模是简并模;它是圆对称模,故无极化简并;当传输功率一定时,随着频率升高,管壁的热损耗将单调下降;故其损耗相对于其他模式来说是低的,故可将工作在此模式下的圆波导用于毫米波的远距离传输或制作高Q值的谐振腔;●熟悉模式简并概念及其区别1.矩形波导中的E-H简并:对相同的m和n,TE mn和TM mn模具有相同的截止波长或相同的截止频率;虽然它们的场分布不同,但是具有相同的传输特性;2.圆波导中有两种简并模:➢E-H简并:TE0n模和TM1n模的简并➢极化简并模:考虑到圆波导的轴对称性,因此场的极化方向具有不确定性,使导行波的场分布在φ方向存在cosmφ和sinmφ两种可能的分布,它们独立存在,相互正交,截止波长相同,构成同一导行模的极化简并模;●熟悉矩形波导壁电流分布及应用●波导激励的几种类型1.电激励2.磁激励3.电流激励●方圆波导转换器的作用圆波导中TE11模的场分布与矩形波导的TE10模的场分布很相似,因此工程上容易通过矩形波导的横截面逐渐过渡变为圆波导;即构成方圆波导变换器;第三章微波集成传输线●带状线、微带线的结构及特点1.带状线:➢是由同轴线演化而来的,即将同轴线的外导体对半分开后,再将两半外导体向左右展平,并将内导体制成扁平带线;➢主要传输的是TEM波;可存在高次模;➢用途:替代同轴线制作高性能的无源元件;➢特点:宽频带、高Q值、高隔离度➢缺点:不宜做有源微波电路;2.微带线:➢是由双导体传输线演化而来的,即将无限薄的导体板垂直插入双导体中间,再将导体圆柱变换成导体带,并在导体带之间加入介质材料,从而构成了微带线;微带线是半开放结构;➢工作模式:准TEM波●带状线、微带线特征参数的计算会查图➢带状线和微带线的传输特性参量主要有:特性阻抗Z0、衰减常数ɑ、相速v p和波导波长λg ●介质波导主模及其特点➢主模HE11模的优点:a)不具有截止波长;b)损耗较小;c)可直接由矩形波导的主模TE10激励;第四章微波网络基础●熟练掌握阻抗参量、导纳参量、转移参量、散射参量结合元件特性和传输参量的定义P84-P93➢阻抗矩阵Z➢导纳矩阵Y➢转移矩阵A➢散射矩阵S➢传输矩阵T●掌握微波网络思想在微波测量中的应用三点法的条件➢前提条件:令终端短路、开路和接匹配负载时,测得的输入端的反射系数分别为Γs,Γo和Γm,从而可以求出S11, S12, S22;第五章微波元器件●匹配负载螺钉调配器原理、失配负载;衰减器、移相器作用➢匹配负载作用:消除反射,提高传输效率,改善系统稳定性;➢螺钉调配器:螺钉是低功率微波装置中普遍采用的调谐和匹配原件,它是在波导宽边中央插入可调螺钉作为调配原件;螺钉深度不同等效为不同的电抗原件,使用时为了避免波导短路击穿,螺钉·都设计成为了容性,即螺钉旋入波导中的深度应小于3b/4b为波导窄边尺寸;➢失配负载:既吸收一部分微波功率又反射一部分微波功率,而且一般制成一定大小驻波的标准失配负载,主要用于微波测量;➢衰减器,移相器作用:改变导行系统中电磁波的幅度和相位;●了解定向耦合器的工作原理P106➢定向耦合器是一种具有定向传输特性的四端口元件,它是由耦合装置联系在一起的两对传输系统构成的;➢利用波程差;●熟练掌握线圆极化转换器的工作原理及作用●了解场移式隔离器的作用P122➢根据铁氧体对两个方向传输的波型产生的场移作用不同而制成的;●了解铁氧体环行器的分析及作用P123➢环行器是一种具有非互易特性的分支传输系统;第六章天线辐射与接收的基本理论第七章电波传播概论●天波通信、地波通信、视距波通信的概念1.天波通信:指自发射天线发出的电波在高空被电离层反射后到达接收点的传播方式,也成为电离层电波传播;主要用于中波和短波波段2.地波通信:无线电波沿地球表面传播的传播方式;主要用于长、中波波段和短波的低频段;3.视距波通信:指发射天线和接收天线处于相互能看见的视距距离内的传播方式;地面通信、卫星通信以及雷达等都可以采用这种传播方式;主要用于超短波和微波波段的电波传播●天线的作用●无线电波传输是产生失真的原因无线电波通过煤质除产生传输损耗外,还会使信号产生失真——振幅失真和相位失真两个原因:1.煤质的色散效应:色散效应是由于不同频率的无线电波在煤质中的传播速度有差别而引起的信号失真;2.随机多径传输效应:会引起信号畸变;因为无线电波在传输时通过两个以上不同长度的路径到达接收点;接收天线收到的信号是几个不同路径传来的电场强度之和;。

第1章均匀传输线理论详解

第1章均匀传输线理论详解
第1章 均匀传输线理论
第1章
1.1 1.2 1.3 1.4
均匀传输线理论
均匀传输线方程及其解 传输线阻抗与状态参量 无耗传输线的状态分析 传输线的传输功率、 效率与损耗
1.5
1.6 1.7
阻抗匹配
史密斯圆图及其应用 同轴线的特性阻抗


第1章 均匀传输线理论
传输线
电路:导线
e.g.50Hz交流电电线
无纵向电磁场分量的电磁波称为横电磁波,即TEM
波,TEM波只能够存在于双导体或多导体中。
另外, 传输线本身的不连续性可以构成各种形式的
微波无源元器件 , 这些元器件和均匀传输线、 有源
元器件及天线一起构成微波系统。
第1章 均匀传输线理论
一、传输线的种类
1、双导体传输线(TEM波传输线): 它由两根或两根以上平行导体构成 , 因其传输的电 磁波是横电磁波( TEM 波)或准 TEM 波 , 故又称为 TEM波传输线。
dU ( z ) Z I ( z) dz
dI ( z ) Y U ( z ) dz
移相
dU 2 ( z ) dI ( z ) Z Z Y U ( z ) 2 dz dz
dI 2 ( z ) Z Y I ( z) 0 2 dz
dI 2 ( z ) dU ( z ) Y Y Z I ( z) 2 dz dz
从微分的角度,对很小的Δz, 忽略高阶小量,有: u ( z , t ) u ( z z , t ) u ( z , t ) z z i ( z , t ) i ( z z , t ) i ( z , t ) z z 从电路角度,应用基尔霍夫定律,可得: i ( z , t ) u(z, t)+R﹒Δz﹒i(z, t)+ L z - u(z+Δz, t)=0 t u( z z, t ) i(z, t)+G﹒Δz﹒u(z+Δz, t)+ C﹒Δz﹒ -i(z+Δz, t)=0

第1章 均匀传输线理论(5)

第1章  均匀传输线理论(5)
当负载阻抗为纯电阻Rl且其值与传输线特性阻抗Z0不相等时, 可在两者之间加接一节长度为 λ/4、特性阻抗为Z01的传输线来 实现负载和传输线间的匹配, 如图 1- 13(a)所示。
图 1-13 λ/4阻抗变换器
1.5 阻抗匹配
由无耗传输线输入阻抗公式得
Zin
Z01
Rl jZ01 Z01 jRl
l2
4
2
tan 1
1
(1- 5- 14c)
1.5 阻抗匹配
其中, λ为工作波长。 而AA′距实际负载的位置l1为
l1=l1′+ lmax1
(1- 5- 15)
由式(1- 5- 14)及(1- 5- 15)就可求得串联支节的位置及长度。
1.5 阻抗匹配 隔离器或去耦衰减器以实现信源端匹配, 因此我们着重讨论负载 匹配的方法。 阻抗匹配方法从频率上划分为窄带匹配和宽带匹 配,从实现手段上划分为串联λ/4阻抗变换器法、 支节调配器法。 下面就来分别讨论两种阻抗匹配方法。
图 1-12 传输线阻抗匹配方法示意图
1.5 阻抗匹配
1) λ/4阻抗变换器法
1.5 阻抗匹配
由于 λ/4阻抗变换器的长度取决于波长, 因此严格说它只能 在中心频率点才能匹配, 当频偏时匹配特性变差, 所以说该匹配 法是窄带的。
2) 支节调配器法
支节调配器是由距离负载的某固定位置上的串联或并联终 端短路或开路的传输线(又称支节)构成。可分为单支节、双 支节和多支节调配器
1.5 阻抗匹配
tan( tan(
/ /
4) 4)
Z021 Rl
(1- 5- 8)
因此当传输线的特性阻抗 Z01 Z0Rl 时 , 输 入 端 的 输 入 阻 抗

均匀传输线

均匀传输线

均匀传输线1 分布参数电路分布参数电路与集总参数电路不同,描述这种电路的方程是偏微分方程,它有两个自变量即时间t 和空间x 。

这显示出分布参数电路具有电磁场的特点。

集总参数电路的方程是常微分方程,只有一个自变量。

均匀传输线是分布参数电路的一种。

均匀传输线何时采用分布参数电路,何时采用集总参数电路,是与均匀传输线的长短有关的。

均匀传输线的长短是个相对的概念,取决于它的长度与它上面通过的电压、电流波波长之间的相对关系。

当均匀传输线的长度远远小于工作波长)100/(λ<l 时,可当作集总电路来处理,否则,应作为分布参数电路处理。

对于集总参数电路,电压、电流的作用,从电路的始端到终端是瞬时完成的,但在分布参数电路中则需要一定的时间。

集总参数电路的连接线,只起到“连接”的作用,若电源通过连接线接在负载上,则负载端的电压、电流,也就是电源端的电压、电流;而均匀传输线不同,沿线的电压电流都在发生变化。

2 均匀传输线及其方程2.1 均匀传输线上的电压和电流传输线上的电流和来回两线之间的电压不仅是时间的函数,还是距离的函数。

()()x t i i x t u u ,,==传输线的电压情况:是连续变化的。

电流在导线的电阻中引起沿线的电压降;电流在导线的周围产生磁场,即沿线有电感的存在,变动的电流沿线产生电感电压降。

传输线的电流情况:沿线各处的电流不同。

线间有分布电容的效应,存在电容电流;导体间还有漏电导,当两线间电压较高时,则漏电流也不容忽视。

2.3 均匀传输线的原参数0R ----两根导线每单位长度具有的电阻。

其单位为m /Ω,km /Ω。

0L ----两根导线每单位长度具有的电感。

其单位为H/m ,H/km 。

0G ----每单位长度导线之间的电导。

其单位为S/m ,S/km 。

0C ----每单位长度导线之间的电容。

其单位为F/m ,F/km 。

这几个参数称为传输线的原参数。

2.4 均匀传输线方程⎪⎩⎪⎨⎧∂∂+=∂∂-∂∂+=∂∂-tu C u G xi t i L i R x u0000 这就是均匀传输线方程,它是一组对偶的常系数线性偏微分方程。

第1章 均匀传输线理论

第1章  均匀传输线理论

60
式 中 , α 为 衰 减 常 数 , 单 位 为 dB/m( 有 时 也 用 Np/m, 1 Np/m=8.86 dB/m ); β为相移常数, 单位为rad/m。
对于无耗传输线,R=G=0, 则α=0, 此时γ=jβ, β=ω
于损耗很小的传输线, 即满足R<<ωL、G<<ωC时, 有
。 LC 对
式中, Zl为终端负载阻抗。 上式表明: 均匀无耗传输线上任意一点的输入阻抗与观察 点的位置、传输线的特性阻抗、终端负载阻抗及工作频率有关, 且一般为复数, 故不宜直接测量。另外, 无耗传输线上任意相距 λ/2处的阻抗相同, 一般称之为λ/2重复性。 [例1- 1]一根特性阻抗为50 Ω、 长度为0.1875m的无耗 均匀传输线 , 其工作频率为 200MHz, 终端接有负载 Zl=40+j30
得,为此,引入以下三个重要的物理量: 输入阻抗、 反射系数
和驻波比。 1. 由上一节可知, 对无耗均匀传输线, 线上各点电压U(z)、 电 流I(z)与终端电压Ul、终端电流Il的关系如下
U(z)=Ulcos(βz)+jIlZ0sin(βz) I(z)=Il cos(βz)+jUlZ0sin(βz) (1- 2- 1)
寸、形状、媒质分布、材料及边界条件均不变的导波系统称为
规则导波系统, 又称为均匀传输线。 把导行波传播的方向称为 纵向, 垂直于导波传播的方向称为横向。无纵向电磁场分量的
电磁波称为横电磁波,即TEM波。另外, 传输线本身的不连续
性可以构成各种形式的微波无源元器件, 这些元器件和均匀传 输线、 有源元器件及天线一起构成微波系统。
R G r jw LC ( 1 )( 1 ) jwL jwc

第1章 均匀传输线

第1章 均匀传输线
上式表明: 均匀无耗传输线上任意一点的输入阻抗与观察点
的位置、传输线的特性阻抗、终端负载阻抗及工作频率有关,且 一般为复数,故不宜直接测量。另外,无耗传输线上任意相距 λ /2处的阻抗相同,一般称之为λ /2重复性。
第1章 均匀传输线理论
例1、一根特性阻抗为50Ω、长度为0.1875m的无耗均匀传输线, 其工作频率为200MHz,终端接有负载ZL=40+j30 (Ω),试求其 输入阻抗。 解 : 由工作频率 f=200MHz 得相移常数 β=2πf/c=4π/3 。将 ZL=40+j30 (Ω),Z0=50,z=l=0.1875及β值代入下式,有
TEM波指电矢量与磁矢量都与传播方向垂直。
第1章 均匀传输线理论
金属波导
均匀填充介质的金属波导管;
有矩形波导、圆形波导、脊性波导、椭圆波导等。
第1章 均匀传输线理论
介质传输线
电磁波沿传输线表面传播,又称为表面波波导;
包括镜像线、单根表面波传输线、介质波导等。
第1章 均匀传输线理论
1.2 均匀传输线方程的建立与求解
u ( z, t ) u ( z, t ) u ( z, t )
z z A1e cos(t z ) A2 e cos(t z ) i ( z , t ) i ( z , t ) i ( z , t ) 1 [ A1e z cos(t z ) A2 e z cos(t z )] Z0
由上式可见,传输线上电压和电流以波的形式传播,在任一
点的电压或电流均由沿-z方向传播的行波(称为入射波)和沿+z 方向传播的行波(称为反射波)叠加而成。
第1章 均匀传输线理论
现在来确定待定系数,传输线的边界条件通常有以下三种:

《微波天线》习题课解析

《微波天线》习题课解析
《微波技术与天线》 习题课
助教:郭琪 2016.4.27
第 1章 均匀传输线理论
习题1.1 、1.3、1.5
1.3 设特性阻抗为Z0的无耗传输线的驻波比为ρ,第一个电压波
节点离负载的距离为lminl,试证明此时终端负载应为:
1 j tan lmin1 Zl Z0 j tan lmin1
知识点(三): 回波损耗和插入损耗
1、回波损耗Lr
2、插入损耗Li
1、回波损耗
对于无耗传输线,回波损耗定义为入射波功率与反射波 功率之比, 表示为Lr
Lr ( z) 20lg Γl
dB
式中,Γ l为负载反射系数。可见,回波损耗只取决 于反射系数,反射越大,回波损耗越小。
2、插入损耗
定义入射波功率与传输功率之比,以分贝来表示为
Z1 jZ 0 tan(z ) Z in ( z ) Z 0 Z 0 jZ1 tan(z )
式中, Zl为终端负载阻抗,β为相移常数,Z0为传输线特性阻抗。
Z in (lminl ) 在距负载第一个波节点处的阻抗为:
Z0

Zin (lmaxl ) Z0 在距负载第一个波腹点处的阻抗为:
Z1 Z 0 式中, 1 1 e j1 称为终端反射系数。Z0为特 Z1 Z 0
征阻抗,Zl为负载阻抗,。
输入阻抗与反射系数的关系 1 ( z ) Z in Z 0 1 ( z )

Z in Z 0 ( z ) Z in Z 0
结论: 当传输线的特性阻抗一定时,输入阻抗与反射系数一一 对应,因此输入阻抗可通过反射系数的测量来确定。 当Zl=Z0,Γl=0,此时传输线上任意一点的反射系数等于 零,称之为负载匹配。 无耗传输线的阻抗具有λ/2重复性和阻抗变换特性两个 重要性质。

第1.4节 传输线的传输功率、效率与损耗

第1.4节 传输线的传输功率、效率与损耗
《微波技术与天线》
第一章 均匀传输线理论之•传输功率、效率与损耗
3.功率容量 功率容量(power capacity) 功率容量
功率容量:传输线上容许传输的最大功率。 功率容量:传输线上容许传输的最大功率。 当传输线的结构和介质材料选定后,功率容量由额定电 当传输线的结构和介质材料选定后, 和额定电流I 决定。 压UM和额定电流 M决定。 设传输线的驻波比为 ρ ,则功率容量可表示为
结论
1 − Γl
2 ρ
(1)回波损耗和插入损耗虽然都与反射信号即反射系数 回波损耗和插入损耗虽然都与反射信号即反射系数 有关,但回波损耗取决于反射信号本身的损耗, Γ 越 有关,但回波损耗取决于反射信号本身的损耗,|Γl|越 越小; 大,则|Lr|越小; 越小 (2)插入损耗 i则表示反射信号引起的负载功率的减小, 插入损耗L 则表示反射信号引起的负载功率的减小, 插入损耗 |Γl|越大,则| Li |也越大。 越大, 也越大。 Γ 越大 也越大
《微波技术与天线》
第一章 均匀传输线理论之•传输功率、效率与损耗
Z l − Z 0 (40 − Z 0 ) 2 + 30 2 Γl = = 2 2 Z l + Z 0 (40 + Z 0 ) + 30
将上式对Z0求导, 并令其为零, 经整理可得
1 2
402+302-Z02=0
回波损耗取决于反射信号本身的损耗,|Γl|越大,则|Γr|越小; 插入损耗|Li|则表示反射信号引起的负载功率的减小,|Γl|越大,则|Li|也越大。
图 1- 9 | Lr|、 |Li|随反射系数的变化曲线
《微波技术与天线》
第一章 均匀传输线理论之•传输功率、效率与损耗 [例 1-4]现有同轴型三路功率分配器,如图1-10所示,设该功分器在 2.5GHz-5.5GHz频率范围内其输入端的输入驻波比均小于等于1.5,插入损耗 为,设输入功率被平均地分配到各个输出端口,试计算(1)输入端的回波 损耗(用分贝表示);(2)每个输出端口得到输出功率与输入端总输入功 率的比值(用百分比表示)。 解(1)由于驻波比为1.5,因而反射系数的大小为

第1章 均匀传输线理论(3)

第1章  均匀传输线理论(3)

1.3 无耗传输线的状态分析
图 1- 4 无耗终端开路线的驻波特性
1.3 无耗传输线的状态分析 当均匀无耗传输线端接纯电抗负载Zl=±jX时, 因负载不能 消耗能量, 仍将产生全反射, 入射波和反射波振幅相等, 但此时 终端既不是波腹也不是波节, 沿线电压、电流仍按纯驻波分布。 由前面分析得小于λ/4的短路线相当于一纯电感, 因此当终端负 载为 Zl=jXl 的纯电感时 , 可用长度小于 λ/4的短路线 lsl 来代替。 由式(1- 3- 6)得
Rmax·Rmin=Z02
实际上, 无耗传输线上距离为λ/4的任意两点处阻抗的乘积
均等于传输线特性阻抗的平方, 这种特性称之为λ/4阻抗变换性。
[例 1- 3]设有一无耗传输线, 终端接有负载Zl=40-j30(Ω): ① 要使传输线上驻波比最小, 则该传输线的特性阻抗应取
多少?
② 此时最小的反射系数及驻波比各为多少? ③
ZC Z 0 2Z 0 Z 0 1 C ZC Z 0 2Z 0 Z 0 3
B 0
1.3 无耗传输线的状态分析

(1- 3- 8)
1.3 无耗传输线的状态分析 图 1- 5 给出了终端接电抗时驻波分布及短路线的等效。 总之, 处于纯驻波工作状态的无耗传输线, 沿线各点电压、
电流在时间和空间上相差均为π/2, 故它们不能用于微波功率的
传输, 但因其输入阻抗的纯电抗特性, 在微波技术中却有着非常 广泛的应用。
将上式对Z0求导, 并令其为零, 经整理可得
402+302-Z02=0
即Z0=50Ω。 这就是说, 当特性阻抗Z0=50Ω时终端反射系数最小, 从而驻波比也为最小。
1.3 无耗传输线的状态分析

《均匀传输线》课件

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电感
传输线上的磁场能量与电流成正比,与电感成反比。电感是传输线长度和截面积的函数 。
传输线的电容与电导
电容
传输线上的电场能量与电压成正比,与 电容成反比。电容是传输线长度和截面 积的函数。
VS
电导
传输线上的能量损失与电压成正比,与电 导成反比。电导是传输线材料和截面积的 函数。
传输线的品质因数与耦合系数
要点一
总结词
长距离输电线路是电力系统的重要组成部分,其设计需要 综合考虑多种因素,如电压等级、输送容量、线路长度等 。
要点二
详细描述
在长距离输电线路的设计中,均匀传输线理论的应用可以 帮助我们更好地理解线路的电气特性,如电压降落、线路 损耗等,从而优化线路参数,提高输电效率。
高频信号传输线的选择
总结词
均匀传输线的数学模型
总结词
介绍描述均匀传输线的数学模型,包括波动方程、本征方程等。
详细描述
均匀传输线的数学模型通常采用波动方程来描述电磁波在传输线中的传播行为 。通过求解本征方程,可以得到传输线的特征阻抗、传播常数等参数。
均匀传输线的分析方法
总结词
概述分析均匀传输线的方法,如传输线理论、分布参数模型等。
品质因数
描述传输线中储能元件(电阻、电感、电容 、电导)的储能与能量损失的比值。品质因 数是传输线参数的重要指标,影响信号的传 输速度和信号质量。
耦合系数
描述两个传输线之间的耦合程度,包括电容 耦合和电感耦合。耦合系数的大小影响信号 的传输和干扰程度。
05
均匀传输线的实际应用
长距离输电线路的设计
在高频信号传输中,传输线的作用至关重要 。选择合适的传输线可以减小信号的衰减和 失真,提高信号的传输质量。

精选第一章均匀传输线传输线理论资料

精选第一章均匀传输线传输线理论资料
王培章(副教授)
卫星系微波教研室
理工大学通信工程学院
1
第一章 均匀传输线理论
微波传输线 均匀传输线方程及其解 均匀传输线的传输特征及特征参数 传输线的传输功率、效率和损耗 无耗传输线的三种工作状态 史密斯圆图 无耗传输线的阻抗匹配
2
传输线的分布参数
高频磁场 → 分布电感 高频电场 → 分布电容 高频电流的趋肤效应 → 分布电阻 介质的漏电流 → 分布电导
z)
Ii
U (z
i (z )[1
)[1 G(
G(z)] z)]
Zin
(z)

U (z) I (z)

Z0
1 1
G(z) G(z)
G(z) Zin (z) Z0 Zin (z) Z0
终端负载与终端反射系数的关系
ZL

Z0
1 GL 1 GL
GL

ZL ZL

Z0 Z0
z
I (z)

1 Z0
( A1e z

A2e z )
注意:U (z) I (z)

Z0
Z0
Z Y
R jL G jC
是传输线的特征阻抗
9
方程的物理意义
电压的瞬时表达式,(电流的类似)
u(z, t) A1ez cos(t z) A2ez cos(t z)
I (z)

A1 Z0
[e( j )z
GLe( j )z ]
| GL | 0 行波状态 | GL | 1 驻波状态 | GL | 1 行驻波状态
UI ((zz))ZAA101eejjzz
[1 GLe j2 z ] [1 GLe j2 z ]

阻抗匹配

阻抗匹配

λ λ φl ± 4π 4此处为第一 波节点微波工程基础
11
第一章 均匀传输线理论之•阻抗匹配
(c)多支节调配 多支节调配(multiple-stub tuning) 多支节调配
单支节匹配的主要缺点是它仅能实现在点频上匹配, 单支节匹配的主要缺点是它仅能实现在点频上匹配, 要展宽频带,可采用多支节结构来实现。 要展宽频带,可采用多支节结构来实现。
l1′ =
λ φL 4π
此处为第一 波腹点
10
第一章 均匀传输线理论之•阻抗匹配
(b) 并联单支节调配器 并联单支节调配器
A
Y0 Y0
l '1
Y0
B
lmin1
B′
l min 1 =
l1′ =
A′
此处输入导纳应 等于特性导纳
l2
1 λ arctan 2π ρ 1− ρ λ λ l2 = − arctan 4 2π ρ
所需阻抗: 所需阻抗:最大增益匹配 最小噪声系数匹配 最大输出功率匹配 等等
微波工程基础
2
第一章 均匀传输线理论之•阻抗匹配
1. 三种匹配 三种匹配(impedance matching)
入射波 反射波 Zg Z0 Zl
(1) 负载阻抗匹配:负载阻抗等于传输线的特性阻抗。 负载阻抗匹配:负载阻抗等于传输线的特性阻抗。 此时传输线上只有从信源到负载的入射波,而无反射波。 此时传输线上只有从信源到负载的入射波,而无反射波。 (2) 源阻抗匹配:电源的内阻等于传输线的特性阻抗。 源阻抗匹配:电源的内阻等于传输线的特性阻抗。 对匹配源来说,它给传输线的入射功率是不随负载变化的, 对匹配源来说,它给传输线的入射功率是不随负载变化的, 负载有反射时,反射回来的反射波被电源吸收。 负载有反射时,反射回来的反射波被电源吸收。

第1章 均匀传输线理论(6)

第1章  均匀传输线理论(6)

顺时针 ( 向电源方向 ) 旋转 0.2λ 到达 P2 点,查出 P2 点的归一化阻
抗为 2-j1.04Ω ,将其乘以特性阻抗即可得到 z=0.2λ 处的等效阻 抗为100-j52 Ω。
1.6 史密斯圆图及其应用 1.7 同轴线的特性阻抗 [例 1-7]在特性阻抗 Z0=50Ω的无耗传输线上测得驻波比 ρ=5,电压最小点出现在z=λ/3处, 如图1-23所求负载阻抗。
1.6 史密斯圆图及其应用 1.7 同轴线的特性阻抗 对于任一个确定的负载阻抗的归一化值,都能在圆图中
找到一个与之相对应的点, 这一点从极坐标关系来看,也就
l 代表了 Γl Γl e 。 它是传输线终端接这一负载时计算的起点。
j
将Γ(z)表示成直角坐标形式时,有
Γ z Γu jΓv
1.6 史密斯圆图及其应用 1.7 同轴线的特性阻抗
图 1-24
Smith圆图示例三
解:归一化负载阻抗 zl Z l Z 0 2 j1 ,它在圆图上
的位于P1点,相应的归一化导纳为 yl 0.4 j 0.2,在圆图上 的位于过匹配点O与OP1相对称的位置点P2上,其对应的向电
源方向的电长度为0.463,负载反射系数
和yin 两者的矢径 zin
相同(在同一等ρ圆上即等Γ圆上)。这样,同一张圆
1.6 史密斯圆图及其应用 1.7 同轴线的特性阻抗
图既可看作阻抗圆图,又可以看成是导纳圆图。一般说来,在 处理沿线变化的串联微波电路的阻抗问题时,用阻抗圆图较为
方便;而对并联电路,则宜用导纳圆图来计算。需注意的是,
在圆图上进行 zin yin变换时虽然圆图上所标注的数字一样, 但含义不同, zin yin , r g , x

均匀传输线

均匀传输线

均匀传输线
设在传输线上所讨论的长度元处沿 x 增加的方向取极短 的一段距离,其长度为 dx。由于这一段的长度极其微小,故 在这一段电路内可以忽略参数的分布性。设想均匀传输线是 由一系列集总元件构成的,也就是设想它是由许多无穷小的 长度元 dx 组成的,每一长度元dx具有电阻R0dx和电感L0dx, 而两导线间具有电容C0dx和电导G0dx。这样构成了上图所示 均匀传输线的电路模型。
均匀传输线
上式中: Z c
Z0 Y0
称为特性阻抗或波阻抗。
① 设已知传输线始端电压为 U1 和 I1 在始端 x = 0 处, x 为传输线某点距离始端的长度,则有
U U 1 ch( x ) Z c I1 sh ( x )



(3-17) (3-18)
I I1ch( x )
均匀传输线
这样一来,对于分布参数电路,基尔霍夫定 律本来是不适用的,但由于在 dx 微元段内已经 用集总参数电路来代替,我们仍然可以根据基尔 霍夫两个定律来列写方程。就得到前面所列的方 程。
均匀传输线
当R0=0 、 G0=0 时 ,为无损耗的均 匀传输线,其方程为
u L0 x i C0 x i 0 t u 0 t
(3-3) (3-4)
均匀传输线
(2)均匀传输线的正弦稳态分析方法
设均匀传输线沿线的电压、电流是同一频率 的正弦 时间函数,即
u ( x, t ) Re[ 2U ( x)e jt ] i ( x, t ) Re[ 2 I ( x)e jt ]
则有
dU ( R0 j L0 ) I Z 0 I dx
2
(3-9) (3-10)
将式(3-7)和(3-8)代入上式,便得到

微波技术与天线考试重点复习归纳

微波技术与天线考试重点复习归纳

微波技术与天线考试重点复习归纳第⼀章1.均匀传输线(规则导波系统):截⾯尺⼨、形状、媒质分布、材料及边界条件均不变的导波系统。

2.均匀传输线⽅程,也称电报⽅程。

3.⽆⾊散波:对均匀⽆耗传输线, 由于β与ω成线性关系, 所以导⾏波的相速v p 与频率⽆关, 称为⽆⾊散波。

⾊散特性:当传输线有损耗时, β不再与ω成线性关系, 使相速v p 与频率ω有关,这就称为⾊散特性。

11010010110cos()sin()tan()()tan()cos()sin()in U z jI Z z Z jZ z Z z Z U Z jZ z I z jz Z ββββββ++==++02p rv fλπλβε===任意相距λ/2处的阻抗相同, 称为λ/2重复性z1 终端负载221021101()j z j zj zj zZ Z A ez eeZ Z A eββββ----Γ===Γ+ 1101110j Z Z eZ Z φ-Γ==Γ+ 终端反射系数均匀⽆耗传输线上, 任意点反射系数Γ(z)⼤⼩均相等,沿线只有相位按周期变化, 其周期为λ/2, 即反射系数也具有λ/2重复性4.00()()()in in Z z Z z Z z Z -Γ=+ 0()1()()()1()in U z Z Z Z Z I z Z +Γ==-Γ111ρρ-Γ=+ 1111/1/1Γ-Γ+=-+=+-+-U U U U ρ电压驻波⽐其倒数称为⾏波系数, ⽤K 表⽰5.⾏波状态就是⽆反射的传输状态, 此时反射系数Γl =0, 负载阻抗等于传输线的特性阻抗, 即Z l =Z 0, 称此时的负载为匹配负载。

综上所述, 对⽆耗传输线的⾏波状态有以下结论: ①沿线电压和电流振幅不变, 驻波⽐ρ=1;②电压和电流在任意点上都同相; ③传输线上各点阻抗均等于传输线特性阻抗6终端负载短路:负载阻抗Z l =0, Γl =-1, ρ→∞, 传输线上任意点z 处的反射系数为Γ(z)=-e-j2βz此时传输线上任意⼀点z 处的输⼊阻抗为0()tan in Z Z jZ zβ=①沿线各点电压和电流振幅按余弦变化, 电压和电流相位差 90°, 功率为⽆功功率, 即⽆能量传输; ②在z=n λ/2(n=0, 1, 2, …)处电压为零, 电流的振幅值最⼤且等于2|A 1|/Z 0, 称这些位置为电压波节点;在z=(2n+1)λ/4 (n=0, 1, 2, …)处电压的振幅值最⼤且等于2|A 1|, ⽽电流为零, 称这些位置为电压波腹点。

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vp
第1章 均匀传输线理论
对于均匀无耗传输线来说,由于β与ω成线性关系,故导行
波的相速与频率无关,也称为无色散波。当传输线有损耗时,β
不再与ω成线性关系,使相速υp与频率ω有关,这就称为色散特 性。
在微波技术中,常可把传输线看作是无损耗的,因此下面
着重介绍均匀无耗传输线。
第1章 均匀传输线理论
1.3
3) 相速υp与波长 λ 传输线上的相速定义为电压、电流入射波(或反射波)等 相位面沿传输方向的传播速度,用υp来表示。等相位面的运动 方程为
t z const (常数)
上式两边对t微分,有
dz vp dt
传输线上的波长 λ与自由空间的波长 λ0有以下关系:
0 2 f 2 = f f f r
第1章 均匀传输线理论
平行双线的等效电路
传输线始端接信号源、终端接负载 坐标原点在终端处,波沿z 方向传播 将一微分线元 z (z ) 视为集总参数电路 微分线元上有电阻R z ,电感Lz ,电容 C z 和漏电 导 G z
第1章 均匀传输线理论
1.2.1 均匀传输线方程
阻抗,用Z0来表示。其倒数称为特性导纳,用Y0来表示。
U ( z) U ( z) Z0 I ( z) I ( z)
特性阻抗的一般表达式为
R jL Z0 G jC
第1章 均匀传输线理论
特性阻抗Z0通常是个复数,且与工作频率有关。它由传输 线自身分布参数决定而与负载及信源无关,故称为特性阻抗。 对于均匀无耗传输线, R=G=0, 传输线的特性阻抗为
第1章 均匀传输线理论
可见损耗很小时的特性阻抗近似为实数。 对于直径为 d、间距为D的平行双导线传输线,其特性阻抗

2D Z0 ln d r
120
式中εr为导线周围填充介质的相对介电常数。常用的平行双 导线传输线的特性阻抗有250Ω、400Ω和600Ω三种。
对于内、外导体半径分别为a、b的无耗同轴线,其特性阻抗为
1.3.1
对无耗均匀传输线,线上各点电压U(z)、电流I(z)与终端电
压UL、终端电流IL的关系如下
U ( z ) U L cos z jI L Z 0 sin z UL I ( z ) I L cos z j sin z Z0
式中Z0为无耗传输线的特性阻抗;β为相移常数。
设在时刻t, 位置z处的电压和电流分别为u(z, t)和i(z, t),而在
位置z+Δz处的电压和电流分别为u(z+Δz, t)和i(z+Δz, t)。 对很小的 Δz, 忽略高阶小量,有
u ( z, t ) u ( z z , t ) u ( z , t ) z z i ( z , t ) i ( z z , t ) i ( z , t ) z z
u( z, t ) Re[U ( z)e jt ]
dU ( z ) ZI ( z ) dz
Z R j L
Y G jC
i( z, t ) Re[ I ( z)e jt ]
dI ( z ) YU ( z ) dz
第1章 均匀传输线理论
1.2.2
dU ( z ) ZI ( z ) dz
1 A1 (U L I L Z 0 ) 2 1 A2 (U L I L Z 0 ) 2
U ( z ) U L ch z I L Z 0 sh z UL I ( z ) I L ch z sh z Z0
第1章 均匀传输线理论
1.2.3. 1) 特性阻抗Z0
将传输线上导行波的电压与电流之比定义为传输线的特性
平行双线的电磁场分布
第1章 均匀传输线理论
平行双线的电磁场分布
分布特性:
电力线起始于一个导体的正电荷,终止于另一导体的 负电荷,它们靠正负电荷支持,不是封闭线; 磁力线是围绕导体的多圈封闭线,是由导体上的电流 激发的; 在任意确定的位置、时刻,电场、磁场分量皆同相, 且相互正交,且都与传输方向正交; 电场可由单值电压确定,磁场可由单值电流确定;
第1章 均匀传输线理论 在微波波段,凡用来导引电磁波的导体、介质系统 均可称为传输线。随着频率增高,传输线形式、结构趋 于复杂。基本原则是:损耗小、传输功率大、工作频带 宽、尺寸小。
低、中频区(双 导体)
中高频区(微带 线)
高频区(金属波 导)
第1章 均匀传输线理论
双导体传输线
由两根或两根以上平行导体构成 ; 包括平行双线、同轴线、带状线和微带线等; 只能传输TEM波或准TEM波,又称TEM传输线;
③ 已知信源电动势Eg和内阻Zg以及负载阻抗ZL。
第1章 均匀传输线理论
下面我们讨论第一种情况
z=0 处U(0)=UL、I(0)=IL
U L A1 A2 1 I L ( A1 A2 ) Z0
Z 0 sh z ch z U L U ( z ) I ( z ) 1 sh z ch z I Z L 0
d 2U ( z ) ZYU ( z ) 0 2 dz
dI ( z ) YU ( z ) dz
d 2 I ( z) ZYI ( z ) 0 2 dz
ZY (R jL)(G jC)
d 2U ( z ) 2 U ( z) 0 2 dz
z z U ( z) U ( z) U ( z) Ae A e 1 2
第1章 均匀传输线理论
第一章 均匀传输线理论
第1章 均匀传输线理论
1.1 传输线及其分类
微波传输线(导波系统)
用以传输微波信息和能量的各种传输系统的总称; 作用是引导电磁波沿一定的方向传输; 它所引导的电磁波称为导行波。
均匀传输线(规则导波系统)
截面尺寸、形状、媒质分布、材料及边界条件不变
分类
双导体传输线 金属波导 介质传输线
TEM波指电矢量与磁矢量都与传播方向垂直。
第1章 均匀传输线理论
金属波导
均匀填充介质的金属波导管;
有矩形波导、圆形波导、脊性波导、椭圆波导等。
第1章 均匀传输线理论
介质传输线
电磁波沿传输线表面传播,又称为表面波波导;
包括镜像线、单根表面波传输线、介质波导等。
第1章 均匀传输线理论
1.2 均匀传输线方程的建立与求解
b Z0 ln r a
式中εr为同轴线内、外导体间填充介质的相对介电常数。常用 的同轴线的特性阻抗有50 Ω 和75Ω两种。
60
第1章 均匀传输线理论
2) 传播常数 γ 传播常数 γ 是描述传输线上导行波沿导波系统传播过程中 衰减和相移的参数,通常为复数,
(R jL)(G jC) j
第1章 均匀传输线理论
定义传输线上任意一点 z 处的输入电压和输入电流之比为该 点的输入阻抗,记作 Zin(z),即
U ( z) Z in ( z ) I ( z)
式中, ZL为终端负载阻抗。
U L cos z jI L Z 0 sin z Z L jZ 0 tan z Z in ( z ) Z0 UL Z jZ tan z 0 L I L cos z j sin z Z0
因此,TEM波传输线是惟一可以用分布参数“路” 的理论描述的传输线。
平行双线的分布参数
由电磁场理论可知,微波通过传输线时产生分布参数:
导线流过电流时,周围产生高频磁场,因此传输线各点产生串联分布电感
第1章 均匀传输线理论
两导线间加入电压时,导线间产生高频电场,因此导线间产生并联分布电容
电导率有限的导线流过电流时由于趋肤效应而产生热,表面产生分布电阻 导线间介质非理想时存在漏电流,表面产生分布漏电导
式 中 α 为 衰 减 常 数 , 单 位 为 dB/m( 有 时 也 用 Np/m, 1Np/m=8.86 dB/m);β为相移常数,单位为rad/m。 无耗传输线 R=G=0
0
LC
j
对于损耗很小的传输线
1 ( RY0 GZ 0 ) 2 LC
第1章 均匀传输线理论
z
“短线”是集总参数电路

z
“长线”是典型的分布参数电路
第1章 均匀传输线理论 长线(一种典型分布参数电路) 研究方法?
思路: 化“长”线→为“短”线 代数方程→微分方程

z
“长线”是典型的分布参数电路
可取出沿长线轴线一段微元,因其电长度远小于 波长,故属于集总参数电路结构。可表示出其等效的 电容、电感、电阻等,用集总参数电路理论去研究线 上电压电流经过微元的变化,建立电压电流微分方程 →求解微分方程得到线上电压电流解。
应用基尔霍夫定律可得
i ( z, t ) u ( z, t ) Rzi ( z , t ) Lz u ( z z , t ) 0 t u ( z z , t ) i ( z , t ) Gzu ( z z , t ) C z i ( z z , t ) 0 t
L Z0 C
此时特性阻抗Z0为实数,且与频率无关。 当损耗很小,即满足R<<ωL、 G<<ωC时,有
R jL L 1 R 1 G Z0 1 1 G jC C 2 jL 2 jC
L 1 R G L 1 j C 2 L C C
由上式可见,传输线上电压和电流以波的形式传播,在任一
点的电压或电流均由沿-z方向传播的行波(称为入射波)和沿+z 方向传播的行波(称为反射波)叠加而成。
第1章 均匀传输线理论
现在来确定待定系数,传输线的边界条件通常有以下三种:
① 已知终端电压UL和终端电流IL;
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