電磁場與電磁波理論第8章

《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波第8章

均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波8.1

均勻傳輸線中導(dǎo)行電磁波的

模式8.2

均勻傳輸線的基本方程及其穩(wěn)態(tài)解8.3

均勻傳輸線的特征參數(shù)8.4

均勻傳輸線的等效阻抗和反射系數(shù)8.5

無耗均勻傳輸線

8.6圓圖

主要內(nèi)容

基本要求8-1《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波實際使用的傳輸線的長度總是有限的，其中總的電磁波可以認(rèn)為由兩個

方向相反的行波的疊加。對于不同的波導(dǎo)或不同的

模式，場強在橫截面內(nèi)的分布是不同的，但是場沿著

方向的

特性是類似的。

本章通過采用“場”和“路”相結(jié)合的方式對最簡單的平行雙線進行

，其結(jié)果很容易推廣到其他的傳輸線。首先

均勻傳輸線的基本方程及其穩(wěn)態(tài)解，然后利用該穩(wěn)態(tài)解分析無耗均勻傳輸線，最后介紹

圓圖。主要內(nèi)容8-2《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?掌握簡單形式的傳輸線的分析；?

了解傳輸線以及傳輸線方程的基本概念；?

掌握傳輸線方程的解的基本形式；?

掌握電壓、電流、輸入阻抗和反射系數(shù)的基本概念和計算；?

了解行波、駐波、匹配、駐波比等基本概念。本要求8-3《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波8.1

均勻傳輸線中導(dǎo)行電磁波的

模式

8.1.1均勻傳輸線中的主模

8.1.2均勻傳輸線中的高次?！?/p>

由單一導(dǎo)體構(gòu)成的均勻波導(dǎo)僅能傳輸非TEM模式，即TE模、TM?；蚧旌夏Ｊ?；而由雙導(dǎo)體或多導(dǎo)體構(gòu)成的傳輸線除了

可以傳輸TEM模（即主模）以外，還可以

非TEM模式

（即高次模）。本節(jié)，

從

方程出發(fā)，得到無耗傳輸線的基本方程。8-4《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波8.1.1

均勻傳輸線中的主模TEM模的柱形的雙導(dǎo)體結(jié)構(gòu)

TEM模的電磁場滿足的方程

TEM模的橫向場分布

TEM模的等效電壓和等效電流

TEM模的傳輸線方程8-5《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波TEM模的柱形的雙導(dǎo)體結(jié)構(gòu)?8-6《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波??TEM模的電磁場滿足的方程8-7《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波TEM模的橫向場分布?8-8□《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波TEM模的等效電壓和等效電流?□□□8-9《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?TEM模的等效電壓和等效電流8-10《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?TEM模的等效電壓和等效電流8-11《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波???TEM模的傳輸線方程8-12《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?□□TEM模的傳輸線方程8-13《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波8.1.2

均勻傳輸線中的高次模

傳輸線高次模的電磁場滿足的方程

傳輸線高次模的等效電壓和等效電流

傳輸線高次模的傳輸線方程

傳輸線上的傳輸功率□8-14《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波傳輸線高次模的電磁場滿足的方程??8-15《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波傳輸線高次模的等效電壓和等效電流?□?8-16《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波傳輸線高次模的傳輸線方程□

TE模的基本方程

TM模的基本方程

幾點說明8-17《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波TE模的基本方程?8-18《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?TM模的基本方程8-19《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波幾點說明□□□□8-20《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波傳輸線上的傳輸功率?□8-21《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波例8.1.1

試確定無限長圓形波導(dǎo)中模的等效電壓和電流。8-22《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波8-23《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波8-24《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?

借助分布參數(shù)的概念，利用電路理論對均勻的平行雙線的程——傳輸線方程。8.2均勻傳輸線的基本方程及其穩(wěn)態(tài)解8.2.1均勻傳輸線的分布參數(shù)及其等效電路8.2.2均勻傳輸線的基本方程8.2.3均勻傳輸線基本方程的穩(wěn)態(tài)解8.2.4均勻傳輸線基本方程穩(wěn)態(tài)解的不同表示形式8-25《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波

傳輸線的分類

傳輸線的分布參數(shù)

傳輸線的分布參數(shù)等效電路8-268.2.1

均勻傳輸線的分布參數(shù)及其等效電路《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?傳輸線的分類8-27《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?8-28?傳輸線的分布參數(shù)《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?傳輸線的分布參數(shù)8-29《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?8-30傳輸線的分布參數(shù)《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?傳輸線的分布參數(shù)等效電路8-31《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?□□□□□□□傳輸線的分布參數(shù)等效電路8-32《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波8.2.2

均勻傳輸線的基本方程???□8-33《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?Kirchhoff8.2.2

均勻傳輸線的基本方程8-34《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?□8.2.2

均勻傳輸線的基本方程8-35《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波8.2.3

均勻傳輸線基本方程的穩(wěn)態(tài)解8-36

均勻傳輸線以及均勻傳輸線的波動方程

均勻傳輸線基本方程的解的一般形式

均勻傳輸線基本方程的解的有用形式《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線以及均勻傳輸線的波動方程??8-37《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線基本方程的解的一般形式（8.2.9）（8.2.10）?

特性阻抗（8.2.11）?常數(shù)（8.2.7）8-38《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線基本方程的解的有用形式□□?8-39《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波8.2.4

均勻傳輸線基本方程穩(wěn)態(tài)解的不同表示形式8-40

傳輸線的等效電路

1.已知終端電壓和終端電流時的解

2.已知始端電壓和始端電流時的解

3.已知負(fù)載阻抗和信號源電動勢及其內(nèi)阻時的解?《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波傳輸線的等效電路?□□8-41《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波1.已知終端電壓

和終端電流

時的解?8-42《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?□1.已知終端電壓

和終端電流

時的解8-43《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?1.已知終端電壓

和終端電流

時的解8-44《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波2.已知始端電壓和始端電流

時的解?8-45《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波3.已知負(fù)載阻抗及其內(nèi)阻和信號源電動勢時的解?□8-46《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波，例8.2.1

已知均勻平行雙線的

，且線長

。當(dāng)其終端開路時，測得始端的電壓

，試求距終端為

處的電壓和電流。解：由于

即

，

，所以，此平行雙線是無耗的。當(dāng)終端開路

時，終端電流

將這些參數(shù)代入（8.2.23）式和（8.2.24）式，得由，即，得，所以有距終端

處的電壓和電流分別為8-47《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波8.3

均勻傳輸線的特征參數(shù)?所謂傳輸線的特征參數(shù)是指由傳輸線本身的結(jié)構(gòu)以及所采用的材料有關(guān)的參數(shù)，它們與傳輸線的使用情況無關(guān)。特征參數(shù)也稱特性參數(shù)，均勻傳輸線的兩個重要的特征參數(shù)就是特性阻抗和常數(shù)。

8.3.1特性阻抗和特性導(dǎo)納

8.3.2常數(shù)8-48《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波8.3.1

特性阻抗和特性導(dǎo)納?□□8-49《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波??□8.3.1

特性阻抗和特性導(dǎo)納8-50《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波??□8.3.1

特性阻抗和特性導(dǎo)納8-51《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波8.3.2常數(shù)?□□□8-52《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?□□8.3.2常數(shù)8-53《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?□□8.3.2常數(shù)8-54《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波8.4

均勻傳輸線的等效阻抗和反射系數(shù)8-55?

傳輸線的工作參數(shù)是指與傳輸線的應(yīng)用情況有關(guān)的參數(shù)。除了電壓和電流這兩個的工作參數(shù)外，另外兩個重要的工作參數(shù)就是等效阻抗和反射系數(shù)。8.4.1等效阻抗8.4.2反射系數(shù)8.4.3等效阻抗與反射系數(shù)的關(guān)系《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波8.4.1

等效阻抗□□?8-56《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波??8.4.1

等效阻抗8-57《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?□8-588.4.1

等效阻抗《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?□8-59□8.4.1

等效阻抗《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波??□□8.4.2

反射系數(shù)8-60《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波??8.4.2

反射系數(shù)8-61《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?□□8.4.2

反射系數(shù)8-62《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波8.4.3

等效阻抗與反射系數(shù)的關(guān)系?8-63《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波???8.4.3

等效阻抗與反射系數(shù)的關(guān)系8-64《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波載納抗例8.4.1

如圖8.4.1所示，AB和CD是兩段特征參數(shù)不同的無耗均勻傳輸線。已知。當(dāng)傳輸線終端所接負(fù)

，連接處的并聯(lián)導(dǎo)

時，試求A點的等效阻

。解：AB和CD段必須分別利用均勻傳輸線理論求解。先求B點并聯(lián)

前的等效阻抗

，即8-65《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波8-66《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?□□□8-67□8.4.3

等效阻抗與反射系數(shù)的關(guān)系《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波8.5

無耗均勻傳輸線8-688.5.1終端接任意負(fù)載時的無耗均勻傳輸線8.5.2無耗均勻傳輸線上的行波?8.5.3無耗均勻傳輸線上的駐波《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波8.5.1

終端接任意負(fù)載時的無耗均勻傳輸線8-69

行駐波狀態(tài)時的反射系數(shù)、電壓、電流和阻抗

行駐波狀態(tài)時的電壓和電流的振幅

行駐波狀態(tài)時節(jié)點或腹點的位置

行駐波狀態(tài)時的阻抗變化

行駐波狀態(tài)時的電壓、電流和阻抗的分布圖

重要說明和重要結(jié)論

傳輸線上的兩個新參數(shù)

反射系數(shù)的測量

行波、駐波和行駐波《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波行駐波狀態(tài)時的反射系數(shù)、電壓、電流和阻抗?□8-70《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波行駐波狀態(tài)時傳輸線上的電壓和電流的振幅□□8-71□《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波□□□行駐波狀態(tài)時傳輸線上的電壓和電流的振幅8-72《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?□行駐波狀態(tài)時節(jié)點或腹點的位置8-73《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?□□行駐波狀態(tài)時的阻抗變化8-74《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?8-75行駐波狀態(tài)時的電壓、電流和阻抗的分布圖《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波重要說明和重要說明?□□□□8-76《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?重要說明和重要說明8-77《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波傳輸線上的兩個新參數(shù)?8-78?《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波反射系數(shù)的測量?8-79《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波□□□行波、駐波和行駐波（行波、純駐波和駐波）?8-80《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波8.5.2

無耗均勻傳輸線上的行波

行波狀態(tài)時的反射系數(shù)、電壓、電流和阻抗

行波狀態(tài)時的瞬時電壓和瞬時電流

行波狀態(tài)時的電壓、電流和阻抗的分布圖

行波的特點□8-81《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波行波狀態(tài)時的反射系數(shù)、電壓、電流和阻抗?8-82?《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波行波狀態(tài)時的瞬時電壓和瞬時電流8-83《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波行波狀態(tài)的電壓、電流和阻抗的分布圖8-84《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波行波的特點8-85□□□□《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波8.5.3

無耗均勻傳輸線上的駐波8-86

駐波狀態(tài)時的反射系數(shù)、電壓、電流和阻抗

駐波狀態(tài)時的電壓、電流和阻抗的分布圖

重要說明和重要結(jié)論

駐波的特點

兩種最常見的駐波

電感或電容的傳輸線等效?《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波駐波狀態(tài)時的反射系數(shù)、電壓、電流和阻抗?8-87《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波8-88?行波狀態(tài)的電壓、電流和阻抗的分布圖?《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?????重要說明和重要說明8-89《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?重要說明和重要說明8-90《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波□□□□□駐波的特點8-91《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波兩種最常見的駐波——終端短路和終端開路?

終端短路（8.5.61）?

終端開路（8.5.62）?

一個有用的公式（8.5.63）8-92《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波□□?□□電感或電容的傳輸線等效8-93《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波例8.5.1

如圖8.5.4（a）所示無耗均勻傳輸線電路，畫出各段傳輸線上電壓振幅和電流振幅的分布圖，并計算信號源的輸出功率以及兩個負(fù)載吸收的功率。8-94《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波8-95《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波8-96《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波8-97《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波8.6

圓圖——傳輸線理論的圖解法8.6.1復(fù)平面上的8.6.2反射系數(shù)圓阻抗圓圖8.6.3導(dǎo)納圓圖□8-98《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波8.6.1

復(fù)平面上的反射系數(shù)圓8-99

復(fù)平面以及復(fù)平面上反射系數(shù)的表示

等反射系數(shù)圓和等幅角線

等駐波比圓和等電刻度線

傳輸線上反射系數(shù)與復(fù)平面的關(guān)系《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?□□?□□復(fù)平面以及復(fù)平面上反射系數(shù)的表示8-100《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?8-101??復(fù)平面以及復(fù)平面上反射系數(shù)的表示??《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波等反射系數(shù)圓和等幅角線8-102《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波??等駐波比圓和等電刻度線《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?傳輸線上反射系數(shù)與復(fù)平面的關(guān)系8-104《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?□□傳輸線上反射系數(shù)與復(fù)平面的關(guān)系8-105《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?傳輸線上反射系數(shù)與復(fù)平面的關(guān)系8-106《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?□□傳輸線上反射系數(shù)與復(fù)平面的關(guān)系8-107《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?傳輸線上反射系數(shù)與復(fù)平面的關(guān)系8-108《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波???傳輸線上反射系數(shù)與復(fù)平面的關(guān)系8-109《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波8.6.2

阻抗圓圖8-110

歸一化阻抗

等電阻圓和等電抗圓

阻抗圓圖及其說明

阻抗圓圖上特殊的點和線

阻抗圓圖的應(yīng)用《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波????歸一化阻抗8-111《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波??等電阻圓和等電抗圓8-112《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波等電阻圓和等電抗圓8-113《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?阻抗圓圖及其說明8-114《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波?□□□□阻抗圓圖及其說明8-115《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波阻抗圓圖上特殊的點和線8-116《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波阻抗圓圖上特殊的點和線8-117《電磁場與電磁波理論》第8章均勻傳輸線的導(dǎo)行電磁波□□?阻抗圓圖上特殊的點和線8-118《電磁場與電磁波理論》第8章