[工学]第6章 电磁波的传输ppt课件

1、电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程矩形波导中导行电磁波的传输特性矩形波导中导行电磁波的传输特性6.3第六章第六章 电磁波的传输电磁波的传输导行电磁波的普通传输特性分析导行电磁波的普通传输特性分析6.2传输线概述传输线概述6.1其它导波系统简介其它导波系统简介6.4微波传输线微波传输线6.5电磁波传输的运用电磁波传输的运用6.6电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程概 要 无线传播和有线传输是传送电磁波信息的两种根本方式。前面引见了电磁波在无界空间的传播和不同平面媒质边境面的反射和折射；下面将引见电磁波在导波系统的有界空间中的传输。导波系统是引导电磁波传输的传输线或波导，被引导的

2、电磁波称为导行电磁波或导波。波沿导波系统的传播称为传输。导波系统大体分为传输横电波TE波和横磁波TM波的空管波导和传输横电磁波TEM波的实心传输线双导体或多导体传输线，以及由它电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程 们派生或演化而成的传输准横电磁波准TEM波的集成电路传输线等。空管波导采用电磁场的方法进展分析，实心传输线采用等效电路的方法进展分析。 本章采用场、路对比和场、路结合的方法，首先引见场的分析方法，运用纵向场量法将普通矢量动摇方程简化为便于分析的纵向标量动摇方程，以矩形波导为典型实例论述了矩形波导中导行波的传输特性；其次引见路的分析方法，基于基尔霍夫定律，以双导体传输线为典型实

3、例论述了传输波的传输特性。对其他导波系统也做了简要引见。在此根底上讨论普通电磁波传输的运用。电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程 1 1空管传输线规那么金属波导空管传输线规那么金属波导 图图6.16.1a a表示矩形波导、圆形波导、椭圆波导和脊波表示矩形波导、圆形波导、椭圆波导和脊波导。只能传输横磁波导。只能传输横磁波TMTM波，沿纵向波，沿纵向 或横或横电波电波TETE波，沿纵向波，沿纵向 ，适用于厘米波和毫，适用于厘米波和毫半波传输。半波传输。 6.1 6.1 传输线概述传输线概述传输线类型0,0zzEH0,0zzEH电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教

4、程电磁场与电磁波基础教程 2 2实心传输线双导体或多导体传输线实心传输线双导体或多导体传输线 图6.1b表示双导线、同轴线、带状线和微带线。主要传输横电磁波TEM波，沿纵向和准横电磁波准TEM波，主波为TEM波，由填充介质使 ，引起附加的TM波或TE波。其中同轴线内、外导体构成空管传输线，存在主波TM波和TE波，内导体为实心传输线，还同时存在附加的TEM波。双导线适用于100MHz以下米涉及大于米波一切波长的电磁波，同轴线适用于3GHz以下分米波，带状线和微带线适用于分米波和厘米波传输。0,0zzEH0,0zzEH电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程 3 3介质传输线外表波波导介质传输

5、线外表波波导 图6.1c表示介质波导、介质镜像波导和介质光波导。介质传输线是利用全内反射基于外表波原理制成的外表波传输线。介质波导和介质镜像波导适用于微波包括毫米波和亚毫米波，介质光波导适用于光波传输。 传输线随频率的演化过程 电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程双导体传输线双导体传输线同轴导线同轴导线空管波导空管波导介质传输线介质传输线 要求 ，以构成U，I 的动摇传输；f，辐射损耗，要求 。ld 一根单线延展为闭合空心导管包围另一根单线，填充绝缘介质：外导体屏蔽随f 增大的辐射损耗和外界干扰，填充介质起缘绝作用。 抽出同轴导线内导体和填充介质：防止内导体高频集肤效应的导体损耗和填充

6、介质的介质损耗；内截面变大，功率容量添加。 防止空管波导频带窄，笨重、工艺加工难和批量本钱高的缺陷，具有损耗小、加工方便、分量轻、本钱低和便于微波集成的优点。,f,f,f电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程 传输线随集成化的演化过程 航空、航天等空间科学和技术的开展，对微波系统提出了体积小、分量轻、可靠性高、性能优良、一致性好和本钱低等要求，促进了微波集成电路的开展。微波集成电路微波技术半导体器件集成电路的结合构成的平面型构造电路 图6.2表示同轴导线演化成带线的过程。电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程 图6.3表示双导体线演化成微带线的过程。电磁场与电磁波基础教程电磁场与电

7、磁波基础教程6.2 导行电磁波的普通传输特性分析导行电磁波的普通传输特性分析 导波实际场分析法用于严厉分析规那么金属波导内导行电磁波的实际。电磁导波特性沿传输线的纵向传输特性；在横截面内的横向分布特性。 6.2.1 6.2.1 纵向场量法纵向场量法 图6.4 表示恣意截面无限长均匀规那么金属波导。 知无源空间场矢量动摇方程电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程 设图6.4中取直角坐标系z轴与波导轴重合，时谐场沿+z方向传播，那么方程6.1的解 纵向场量法将矢量动摇方程分解为标量动摇方程，再按边境条件匹配特点将场量划分为纵、横向分量；不用求一切分量，只须先求与纵向边境条件匹配的纵向场标量方

8、程的纵向场标量后，再按纵、横场关系式由知纵向场分量求横向场分量。222222200 kkk (6.1a) (6.1b)式中 。EEHH , , , )e , , , )e yzyzx y zx yx y zx y (6.2a) (6.2b)EEHH()()(将式6.1中的E、H和 分解为直角分量电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程 代入方程6.1得式中 作用于式6.2即出现 。只思索 的纵向标量方程22222222ztxyxy ， iz2222222222() () () xxyyzzxxyyzzxyEEEHHHxyzz (6.3a) (6.3b)(6.Eaaa Ha a a 3c)2

9、22222+(+) +(+) tiiiiiEkE i= x,y,zHkH(6.4a)(6.4b), ,222222 +(+)0 +(+) = 0 xyzzxyzzEkE = HkH(6.5a)(6.5b)按式（6.2）得方程的解电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程 纵、横场分量关系由麦克斯韦方程旋度式建立，有 = j = j EHHE (6.7a)(6.7b) , , , ) , , , ) yzzzyzzzE x y zE x y eHx y zHx y e ()( (6.6a) ()( (6.6b) + = j = j zyxzxyEEHyEE Hx(6.8a)(6.8b) j +

10、 = j yxzzyxEEHxyHHEy (6.8c)(6.8d)电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程 联立求解方程6.8，得 = j j zxyyxzHH ExHHExy(6.8e) (6.8f)221 = (+ j) 1 = ( j) zzxczzycEHEkxyEHEkyx(6.9a)(6.9b)221 = ( j +) 1 = ( j +) zzxczzycEHHkyxEHHkxy(6.9c)(6.9d) 222 = + ckk(6.9e)电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程 6.2.2 6.2.2 各类导波方式的普通传输特性各类导波方式的普通传输特性 方程6.5改写为

11、2222 = 0 = 0 xyzczxyzczE +k EH +k H(6.10a)(6.10b) 对于TEM波，有 和 ，式6.9变为0zE 0zH 21,0 xyxycEEHHk 看出式6.9构成一组无意义的零解。获得非零解的存在条件只能取 1. 1. 横电磁波的普通传输特性横电磁波的普通传输特性222 = 0+ = 0 ckk或(6.11)电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程 式6.11代入方程6.10，将横向分量思索进去，得 它与无源区二维静态场 和 满足一样拉普拉斯方程。看出凡是存在二维静态场的系统中必定存在 TEM模，这样的系统也可以用作传输TEM波的导波系统，且其横向分布

12、方式与二维静态场具有一样方式。因此，求导波的TEM方式，只需按求静态场的方法先求导波的横向分布函数，再乘以纵向传播因子 。,sx yE,sx yHzeTEM波的传输特性由波解的物理参量阐明22 ( , ) = 0 , ( , ) = 0 xyxyx y x y (6.12)EH电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程 1传播常数和相速 由式6.11知 ，即jjjk 由此得TEM模导行波的相速看出TEM模导行波是与频率无关的非色散波。2波阻抗 将Ez=0和Hz=0代入式6.8b、d，得0, (6.13)1 (6.14) P电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程jjxyyxEHHE 上式

13、中Ex与Hy的比值定义为TEM模导行波的波阻抗，可利用 得 j 看出ZTEM与频率无关。 由以上分析可知 ，导波系统中的TEM波与无界空间中的均匀平面波具有一样的传播特性：在任何频率下都能传播非色散横电磁波。TEM = (6.15)xyEZH电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程 2 2横磁波和横电波的普通传输特性横磁波和横电波的普通传输特性 对于TM,00,6.10aTE,00,6.10bzzzzEHEH波和只考虑方程；波和只考虑方程。 式6.9中Ez 或Hz 不等于零，式6.9变为 21,xyxycEEHHk非零值 获得非零解的存在条件可取 TM波，TE波的传输特性 1传播常数和相速

14、 察看式6.6的传播因子 ，由式6.9e知其中ze222 0+ 0 ckk或(6.16)电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程式中，fc称为截止频率或临界频率下标“c表示截止。2222= (6.17)cckkk (6.18)2cckf22j1j = (6.19)1 (6.21)1Pcff22221= (6.22)11gcckffff电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程 对于 的凋落场，波迅速衰减，波导呈现出高通滤波器的特性。 2波阻抗 对于TM波，将Hz=0代入式6.9，得cff由式6.23可以定义TM波的波阻抗2222 (6.23a) (6.23b)j (6.23c)j zxc

15、zyczxczycEEkxEEkyEHkyEHkx (6.23d)电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程式6.19代入式6.24a，得对于TE波，将Ez=0代入式6.9，得TM (6.24a)jyxyxEEZHH2TMTM2TM1 , = (6.24b)j1j , 1= (6.26b)1jj , (6.48a)2 (6.48b)ccaba电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程 解：解： 1 1多模传输条件多模传输条件 c c 利用式利用式6.41b6.41b计算出几个较低方式的截止波长计算出几个较低方式的截止波长T E10T E20T E01245.72 m m22.86 m m2

16、20.32 m mcccaab看出信源任务波长=5cm时不能传输任何 TEmn方式的波；3=3cm时的截止频率、相位常数、波导波长、相速和波阻抗等于多少？电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程 =3cm时只能传输 TE10方式的波； =2cm时能传输 TE10， TE20和TE01三种方式的波。 2=2cm时的单模任务条件T ET E1 02 0cc即知 3=3cm时，只能传输TE10主模的波，将m=1和n=0代入相应公式6.47直接求解，并将波长换写为频率 ，可得823 1010(GHz)3 10cf8TE9100013 106.56 10 (Hz)2222.862ccfaa 45.7

17、222.86mmmm电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程10TE2221082TE21092298TE8102TE01022101()1()10.656158(rad/ m)3 103 103.9710(m)6.56 101()1()10 103 103.9710 (m/ s)0.7551()337499.3()0.7551()ccgcpccffkfcfffcffZff 【例【例6.26.2】矩形波导中的电场幅值到达击穿值】矩形波导中的电场幅值到达击穿值 EbrEbr时所能时所能接受的最大功率称为功率容量接受的最大功率称为功率容量 PbrPbr。知矩形波导中传输的电。知矩形波导中传输的

18、电磁波为磁波为 TE10TE10模。模。1 1写出相应的传输功率和功率容量的表写出相应的传输功率和功率容量的表示示电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程式；2取波导宽边和窄边的尺寸分别为 和 ，信源任务频率为 ，求空气填充矩形波导的功率容量。6cma 3cmb 3GHzf 解：解： 1 1波导中的传输功率普通方式波导中的传输功率普通方式*0020011Re() dRe()dd221| dd2abttzSabtPxyxyZ EHSEHaE对于 TE10模，代入式6.44a的值Et=Ey，得矩形波导 TE10模的传输功率20TE00102200TETE10101(sin) dd2()44ab

19、aPHxxyZaabaabHEZZ 电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程看出 是 在矩形波导宽边中心 处场强幅度的峰值。在正常条件下 E01l电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程 2 2传输线的等效电路传输线的等效电路 问题：如何从物理概念上解释各分布参量的效应？问题：如何从物理概念上解释各分布参量的效应？ 3 3传输线方程的稳态解传输线方程的稳态解电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程 由基尔霍夫定律式3.40b和3.44建立等效电路见图6.24b所示电压、电流的传输线方程。 在z处 设时谐量 在z+dz处 ( , )( , )u z ti z t(d , )( , )

20、d ( , )(d , )( , )d ( , )u zz tu z tu z ti zz ti z ti z t其复数方式基尔霍夫定律运用于传输线上dz段，利用()iuLiLttt ()quicuctttjj( , )R e( ) (6.64a)( , ) Re ( ) (6.64b)ttu z tU z ei z tI z e电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程得0000( , )d( , )d( , )(d , )0( , )d( , )d( , )(d , )0i z tRz i z tLzu z tu zz ttu z tGz u z tCzi z ti zz tt简化为00

21、00( , )d ( , )d( , )d( , )d ( , )d( , )di z tu z tRz i z tLztu z ti z tGz u z tCzt方程两边除以dz，得传输线方程或电报方程运用式6.64写为复数方式0000( , )( , )( , ) (6.65a)( , )( , )( , ) (6.65b)u z ti z tR i z tLzti z tu z tG u z tCzt电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程式中 单位长度串联阻抗； 单位长度并联导纳。000jZRL000jYGC看出传输线单位长度电压电流变化等于其串联阻抗并联导纳上电压降分流电流。式中

22、 方程6.66对z求导，得00d( )( ) (6.66a)dd ( )( ) (6.66b)dU zZ I zzI zY U zz20022002d( )( ) 0 (6.67a)dd( )( ) 0 (6.67b)dU zZ Y U zzI zZ Y I zz电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程令 ，得20 00000(j)(j)Z YRLGC通解为式中且有222222d( )( ) 0 (6.68a)dd( )( ) 0 (6.68b)dU zU zzI zI zz( ) (6.69a)zzU zAeBe01 d( )1( )( ) (6.69b)dzzcU zI zAeBeZz

23、Z000000000000j (6.70a)j(j)(j) =+ j (6.70b)cZRLZYGCZ YRLGC电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程 zc 传输线特性阻抗； 传输线衰减常数； 传输线相位常数。 通解可写为瞬时方式 【例【例6.36.3】知传输线的终端电压】知传输线的终端电压 U0 U0 和终端电流和终端电流 I0I0，如，如图图6.256.25所示。假定传输线的传输特性参量为所示。假定传输线的传输特性参量为 和和 ZcZc，求，求该传输线上恣意点的电压和电流。该传输线上恣意点的电压和电流。 -( , )( , )( , ) =e cos()+ecos() (6.71a

24、) ( , )( , )( , )1 = e cos()ecos() (6.71b) zzzzcu z tuz tuz tAtzBtzi z tiz tiz tAtzBtzZ电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程 解： 将z=0处的U0=U0和I0=I0代入式6.69，得001()cUABIABZ由此解得00001()21()2ccAUI ZBUI Z 将A和B代入式6.69，得 00000022zzcczzUI ZUI ZU zUzUzeeU eU e 6.72a电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程 6.5.2 传输波的传输特性 传输特性参量表征波传输特性、由传输线尺寸、填充媒

25、质及任务频率确定的参量。 1特性阻抗 000000 1 () (6.72b)22 zzccczzI zIzIzUI ZUI ZeeZI eI e= = 0000 cos+ jsin (6.73a) cosjsin (6.73b) cccU zUzI ZzUI zIzZzZ 对于无损耗传输线，取 ，代入式6.72可得j电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程 对于无耗线R0=0，G0=0，得式6.75b中已取 和 。0ln(2/)CDd02lnDLd 2 2传播常数传播常数 由式6.70b的两边平方后，可得一复数等式，令其实部和虚部分别相等，再联立求解含未知量和的两个方程，可求得0000j(

26、 )( ) (6.74)( )( )jcRLUzUzZIzIzGC 00 (6.75a)1202In (6.75b)ccrLZCDZd电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程 对于无耗线R0=0，G0=0，得 3 3相速和波长相速和波长 由式由式6.716.71和和6.776.77，得，得6.5.3 传输线的任务形状传输线的任务形状传输线的任务形状由其任务形状参量描画。传输线的任务形状由其任务形状参量描画。12222222200000000122222222000000001 ()()() (6.76a)21 ()()() (6.76b)2RLGCL CR GRLGCL CR G000 ,

27、 (6.77)L C001 2 (6.78)pL C电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程 1 1传输线的任务形状参量传输线的任务形状参量 1输入阻抗 由式6.73得图6.26所示无耗传输线上输入阻抗jtan( )( ) (6.79)( )jtanLcinccLZZzU zZzZI zZZz电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程 看出Zinz与 ZL、Zc、z和 有关，是不宜直接丈量的复数。有必要引入由便于直接丈量的电压、电流定义的任务形状参量。002fL C 2反射系数描画反射程度 取无耗线 ，式6.72中jj00j001()()21()()2zczcUzUI ZeUzUI Ze

28、式6.80变为( )( ) (6.80)( )UzzUz00j2j200000j0000000j0( ) (6.81a) | | | | zzcccLcLccLcLcUI ZzeeUI ZUUI ZZZZZeUUI ZZZZZe (6.81b)电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程 3驻波系数描画驻波化程度 还可引入行波系数描画行波化程度4任务形状参量间的关系 从不同角度描画传输线上电压或电流波同一任务形状的物理量及其变化的范围，必定存在一一对应关系。 由式6.72和6.80知maxmin|( )| (6.82)|( )|U zU zminmax|( )|1 (6.83)|( )|U z

29、KU z( )( )( ) ( )1( ) (6.84a)( )( )( ) ( )1( ) (6.84b)U zUzUzUzzI zIzIzIzz电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程 入射波和反射波电压一样或相反，其叠加驻波电压为波腹或波节，得( )1( ) ( ) (6.85a)( )1( )( ) ( ) (6( )incincincU zzZzZI zzZzZzZzZ有或0000.85b) 06.796.81a(0)(0)6.851 , (6.86)1inLLcLcLczZZZZZZZZ在的负载终端处，由式（）和（）知和，代入式（）得电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程

30、式6.82变为或maxmin|( )|( )|( )| (6.87a)|( )|( )|( )| (6.87b)U zUzUzU zUzUz1 |( ) | / |( ) |1 |( ) | 1 |( ) | / |( ) |1 |( ) |UzUzzUzUzz(6.88a)1(z) (6.88b)1=由式6.83可知1( )1 (6.89)1( )zKz电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程 任务形状参量变化范围( )inXz 0()110zK 2 2行波形状行波形状 行波形状行波形状无反射任务形状，有无反射任务形状，有 。 将将 代入式代入式6.726.72，得，得( )0z( )0

31、Uz000000( )( )2( )( )2zzczzcccUI ZU zUzeU eUI ZUI zIzeeZZ电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程取 和 ，计及时谐因子，上式可写为瞬时方式0j11ooUUej 图6.27表示终端阻抗匹配ZL=ZC线上的行波电压、电流分布，式6.79变为0000( , )| cos() (6.90a)|( , )cos() (6.90b)cu z tUtzUi z ttzZ( ) (6.91)incZzZ电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程行波形状无耗传输线的特性行波形状无耗传输线的特性 1 1沿线电压和电流振幅不变；沿线电压和电流振幅不变；

32、 2 2沿线电压和电流相位一样；沿线电压和电流相位一样； 3 3沿线各输入阻抗等于其特性阻抗。沿线各输入阻抗等于其特性阻抗。 3 3驻波形状驻波形状 驻波形状全反射任务形状，有 。 由式6.81和6.86知满足全反射任务的条件：( )1z短路ZL=0；开路ZL；纯电抗ZL=XL。短路传输线的纯驻波任务形状特性电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程利用 、 和 ，上式变为j00oUUe0j00IIej2je ZL=0代入式6.79,得00( )j2sin (6.92a) ( )2cos (6.92b)UzUzI zIzj00j00( , )Re( ) = 2sin| cos() (6.93

33、a)2( , )Re ( ) = 2coscos() (6.93b)ttu z tU z ez Uti z tI z ez It( )jtan (6.94)incZzZz 代入式6.86知 ，式6.81a变为 ，又 和 ，代入式6.84得j1oe j2( )zze j( )ZoUzU ej0( )ZIzI e0LZ 电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程 图6.28表示传输线上的驻波形状。电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程 图a：式6.93中振幅 看出正弦和余弦表示传输线上各点电压和电流在空间位置上有/4的相移。 式6.93中时间余弦表示在一样位置 z 上电压和电流在原位置作周

34、期性时谐振荡，相差 。 图b：式6.95中振幅随位置的驻波分布变化规律2 当 时，在 处，n=0，1， 2，(21)2nnzn2(21)4nnzn00|( )| |2| |sin| (6.95a)| ( )| |2| |cos| (6.95b)U zUzI zIz电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程有 看出电压波节或波腹点处就是电流波腹或波节点。 图c：式6.94表示短道路沿线的输入阻抗分布为纯电抗 。j()ininXX 电压波节点： ，串联谐振； 电压波腹点： ，并联谐振； ： ，纯电感； ： ，纯电容。( )0inZz ( )inZz ( 0)4z( )jininZ zX()42z

35、( )jininZ zX0m inm ax0m axm in( )0,( )2( )2,( )0UzI zIUzUI z电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程驻波形状无耗传输线的特性驻波形状无耗传输线的特性 1 1沿线电压和电流的振幅随位置呈驻波分布，空间沿线电压和电流的振幅随位置呈驻波分布，空间相差为相差为 ，无能量传输；，无能量传输； 2 2沿线恣意位置的电压和电流在原处随时间做周期沿线恣意位置的电压和电流在原处随时间做周期性时谐振荡，时间相差为性时谐振荡，时间相差为 ； 3 3沿线输入阻抗具有纯电抗性和沿线输入阻抗具有纯电抗性和 阻抗变换性，阻抗变换性，利用短道路这一周期性变换特性

36、可制成电抗元件。利用短道路这一周期性变换特性可制成电抗元件。2444混合波形状混合波形状 混合波或行驻波形状部分反射任务形状，有 。0( )1z电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程 将 ， 和 代入式6.84，可得j0( )zUzUej0( )zIzI ej 20()zz e式6.96表示传输线上的电压和电流中，含 的部分0(1)为单向入射行波，含 的部分为驻波，且电压和电流的驻波分布的空间相差为 ，如图6.29所示。40j- j000j- jjj00000j0000j- j00j0000( ) 22 (1)2cos (6.96a)( ) (1)j2sin zzzzzzzzzzU zU

37、eUeeeUeUUeUeUzI zI eI eI eIz (6.96b)电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程 6.5.4 6.5.4 传输线的阻抗匹配传输线的阻抗匹配 1 1传输线的阻抗匹配形状传输线的阻抗匹配形状电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程 问题：阻抗匹配的作用是什么？问题：阻抗匹配的作用是什么？ 1 1共轭阻抗匹配共轭阻抗匹配 在图6.24a中 2 2源阻抗匹配源阻抗匹配3负载阻抗匹配 串联 阻抗变换器法； 匹配方式 支节调配器法。4 2 2传输线的阻抗匹配方法传输线的阻抗匹配方法* (6.97a)ingZZ (6.97b)gcZZ (6.97c)LcZZ电磁场与电

38、磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程 阻抗变换器法当 时，在其间加接一段长 、特性阻抗 ZCL的传输线以实现匹配的方法，如图6.30a、b所示。LCRZ4电磁场与电磁波基础教程电磁场与电磁波基础教程 经过 阻抗变换器的变换后，式6.79的 ，有4242z2jtan2jtan2LCLCLinCLLCLLZZZZZRZZ 【例【例6.46.4】当传输线终端接入复阻抗负载时，将会产生部】当传输线终端接入复阻抗负载时，将会产生部分反射，构成混合波形状，如图分反射，构成混合波形状，如图6.306.30d d所示。所示。1 1写出写出复复 看出当匹配传输线的特性阻抗 时，代入上式得 ，由此实现了传输线上 与 RL的匹配。 无耗传输线的 ， 阻抗变换器只适宜匹配电阻性负载；假设 ，那么应设法抵消其中虚部 ，使 ，再串接阻抗变换器实现匹配，如图6