最新-傳輸線理論1-PPT精品課件

1、第一章 傳輸線理論1.0 引言一、傳輸線的基本概念傳輸線：用來(lái)引導(dǎo)傳輸電磁波能量和信息 的裝置對(duì)傳輸線的基本要求：1.工作頻帶寬，用來(lái)增加傳輸信息容量和保證信號(hào)無(wú)畸變傳輸。2.傳輸損耗小，傳輸效率高。3.大功率系統(tǒng)中，傳輸功率容量大。4.尺寸小，重量輕，便于生產(chǎn)安裝。表1-0 常用微波傳輸線的種類類型工作類型名稱應(yīng)用波段TEM波傳輸線TEM型波平行雙線同軸線帶狀線，微帶米波，分米波低頻端分米波，厘米波分米波，厘米波金屬波導(dǎo)TE、TM型波 矩形波導(dǎo)，圓波導(dǎo)，橢圓波導(dǎo)，脊波導(dǎo)厘米波，毫米波低頻端表面波傳輸線混合型波 介質(zhì)波導(dǎo)，介質(zhì)鏡像線，單根表面波傳輸線毫米波 TEM或準(zhǔn)TEM傳輸線： 金屬波導(dǎo)矩

2、形波導(dǎo)橢圓波導(dǎo)脊形波導(dǎo)圓形波導(dǎo)表面波傳輸線分類 以傳輸?shù)碾姶挪愋蜕蟻?lái)分： TEM波傳輸線與非TEM波傳輸線 或 非色散波傳輸線與色散波傳輸線分析 分析方法有兩種：路的分析方法 場(chǎng)的分析方法比較兩種分析方法 電路理論 電磁場(chǎng)理論研究對(duì)象：R，L，C ， ，研究目標(biāo)： ， ，分析依據(jù)：基爾霍夫定律 Maxwell方程組， KCL,KVL 邊界條件1.1 長(zhǎng)線理論1.1.1分布參數(shù)電路模型 1.長(zhǎng)線效應(yīng) 交流電 50Hz 6000km 1000m 電磁波 1000MHz 30cm 1m 長(zhǎng)線：相對(duì)波長(zhǎng)而言，凡是線長(zhǎng)度比波長(zhǎng)長(zhǎng)或與波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)膫鬏斁€就稱為長(zhǎng)線。 電長(zhǎng)度：定義傳輸線的長(zhǎng)度 與所傳輸?shù)碾姶?/p>

3、波波長(zhǎng) 之比為電長(zhǎng)度。 指的是電長(zhǎng)度而不是幾何長(zhǎng)度，是一個(gè)相對(duì)的概念2.分布參數(shù)效應(yīng)平行雙線為例，分布電感2H/m，分布電容5pF/m500Hz時(shí)，串聯(lián)阻抗 并聯(lián)導(dǎo)納5GHz時(shí)，串聯(lián)阻抗 并聯(lián)導(dǎo)納 在微波波段，低頻時(shí)忽略的各種現(xiàn)象與效應(yīng)此時(shí)都通過(guò)沿導(dǎo)體線的損耗電阻、電感、電容和漏電導(dǎo)表現(xiàn)出來(lái)，導(dǎo)致沿線電壓、電流隨時(shí)間與空間位置變化，這些參數(shù)對(duì)傳輸?shù)碾姶挪ǖ挠绊懛植荚趥鬏斁€上的每一點(diǎn)，顧稱其為分布參數(shù)，用R1、L1 、C1 、G1表示，分別稱為傳輸線單位長(zhǎng)度的分布電阻、分布電感、分布電容和分布電導(dǎo)。 均勻傳輸線：傳輸線的分布參數(shù)是沿線均勻分布的，不隨位置而變化。連接了源和負(fù)載的傳輸線圖1（a）可

4、以以電源端為參考原點(diǎn)，也可以以負(fù)載端為參考原點(diǎn)。圖1(b) 等效電路1.1.2 長(zhǎng)線方程及其解上兩式兩邊同除以 ，并取 的極限1.傳輸線方程 一般傳輸線方程 或電報(bào)方程若電壓電流是隨時(shí)間簡(jiǎn)諧變化的波 或 時(shí)諧傳輸線方程 單位長(zhǎng)度的串聯(lián)阻抗 并聯(lián)導(dǎo)納 波動(dòng)方程令 傳播常數(shù) 衰減常數(shù) 相移常數(shù) 兩邊對(duì)z再次求微分代入左式2.方程通解其中 傳輸線的特性阻抗分布參數(shù)電路中用來(lái)描述傳輸線的固有特性的一個(gè)物理量，頻率很低時(shí)顯示不出來(lái)，隨著頻率的升高才顯示出來(lái)。3.通解的物理意義 傳輸線上任意位置的電壓與電流都是入射波和反射波的疊加，當(dāng)特性阻抗為實(shí)數(shù)時(shí)，電壓入射波與電流入射波相位相同，電壓反射波與電流反射波

5、相位相反。通解隨時(shí)間做簡(jiǎn)諧變化4.方程的定解（1）已知始端條件的解（2）已知終端條件的解 (1) 已知傳輸線始端電壓U1和電流I1，這時(shí)將坐標(biāo)原點(diǎn)選在始端較為適宜，z=0 。將始端條件U (0)=U1, I (0)=I1代入通解，得代回通解：沿線的電壓電流表達(dá)式為 將A1, A2代回通解：令 ，整理后可得 （2） 已知傳輸線終端電壓U2和電流I2，當(dāng) 時(shí)， ，代入通解，得或表示為雙曲函數(shù)形式5.傳輸線的特性參數(shù)（1）特性阻抗無(wú)耗或低耗 實(shí)數(shù)特性導(dǎo)納常用的平行雙導(dǎo)線傳輸線的特性阻抗有250, 400和600三種。常用的同軸線的特性阻抗有50和75兩種。（2）傳播常數(shù)描述經(jīng)過(guò)單位長(zhǎng)度傳輸線后波的幅度和相位變化的參數(shù)。