电磁场与电磁波理论第8章

《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波第8章

均匀传输线的导行电磁波8.1

均匀传输线中导行电磁波的

模式8.2

均匀传输线的基本方程及其稳态解8.3

均匀传输线的特征参数8.4

均匀传输线的等效阻抗和反射系数8.5

无耗均匀传输线

8.6圆图

主要内容

基本要求8-1《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波实际使用的传输线的长度总是有限的，其中总的电磁波可以认为由两个

方向相反的行波的叠加。对于不同的波导或不同的

模式，场强在横截面内的分布是不同的，但是场沿着

方向的

特性是类似的。

本章通过采用“场”和“路”相结合的方式对最简单的平行双线进行

，其结果很容易推广到其他的传输线。首先

均匀传输线的基本方程及其稳态解，然后利用该稳态解分析无耗均匀传输线，最后介绍

圆图。主要内容8-2《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波◘掌握简单形式的传输线的分析；◘

了解传输线以及传输线方程的基本概念；◘

掌握传输线方程的解的基本形式；◘

掌握电压、电流、输入阻抗和反射系数的基本概念和计算；◘

了解行波、驻波、匹配、驻波比等基本概念。本要求8-3《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波8.1

均匀传输线中导行电磁波的

模式

8.1.1均匀传输线中的主模

8.1.2均匀传输线中的高次模□

由单一导体构成的均匀波导仅能传输非TEM模式，即TE模、TM模或混合模式；而由双导体或多导体构成的传输线除了

可以传输TEM模（即主模）以外，还可以

非TEM模式

（即高次模）。本节，

从

方程出发，得到无耗传输线的基本方程。8-4《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波8.1.1

均匀传输线中的主模TEM模的柱形的双导体结构

TEM模的电磁场满足的方程

TEM模的横向场分布

TEM模的等效电压和等效电流

TEM模的传输线方程8-5《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波TEM模的柱形的双导体结构♥8-6《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥♥TEM模的电磁场满足的方程8-7《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波TEM模的横向场分布♥8-8□《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波TEM模的等效电压和等效电流♥□□□8-9《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥TEM模的等效电压和等效电流8-10《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥TEM模的等效电压和等效电流8-11《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥♥♥TEM模的传输线方程8-12《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥□□TEM模的传输线方程8-13《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波8.1.2

均匀传输线中的高次模

传输线高次模的电磁场满足的方程

传输线高次模的等效电压和等效电流

传输线高次模的传输线方程

传输线上的传输功率□8-14《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波传输线高次模的电磁场满足的方程♥♥8-15《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波传输线高次模的等效电压和等效电流♥□♥8-16《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波传输线高次模的传输线方程□

TE模的基本方程

TM模的基本方程

几点说明8-17《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波TE模的基本方程♥8-18《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥TM模的基本方程8-19《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波几点说明□□□□8-20《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波传输线上的传输功率♥□8-21《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波例8.1.1

试确定无限长圆形波导中模的等效电压和电流。8-22《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波8-23《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波8-24《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥

借助分布参数的概念，利用电路理论对均匀的平行双线的程——传输线方程。8.2均匀传输线的基本方程及其稳态解8.2.1均匀传输线的分布参数及其等效电路8.2.2均匀传输线的基本方程8.2.3均匀传输线基本方程的稳态解8.2.4均匀传输线基本方程稳态解的不同表示形式8-25《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波

传输线的分类

传输线的分布参数

传输线的分布参数等效电路8-268.2.1

均匀传输线的分布参数及其等效电路《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥传输线的分类8-27《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥8-28♥传输线的分布参数《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥传输线的分布参数8-29《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥8-30传输线的分布参数《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥传输线的分布参数等效电路8-31《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥□□□□□□□传输线的分布参数等效电路8-32《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波8.2.2

均匀传输线的基本方程♥♥♥□8-33《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥Kirchhoff8.2.2

均匀传输线的基本方程8-34《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥□8.2.2

均匀传输线的基本方程8-35《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波8.2.3

均匀传输线基本方程的稳态解8-36

均匀传输线以及均匀传输线的波动方程

均匀传输线基本方程的解的一般形式

均匀传输线基本方程的解的有用形式《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波均匀传输线以及均匀传输线的波动方程♥♥8-37《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波均匀传输线基本方程的解的一般形式（8.2.9）（8.2.10）♥

特性阻抗（8.2.11）♥常数（8.2.7）8-38《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波均匀传输线基本方程的解的有用形式□□♥8-39《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波8.2.4

均匀传输线基本方程稳态解的不同表示形式8-40

传输线的等效电路

1.已知终端电压和终端电流时的解

2.已知始端电压和始端电流时的解

3.已知负载阻抗和信号源电动势及其内阻时的解♥《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波传输线的等效电路♥□□8-41《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波1.已知终端电压

和终端电流

时的解♥8-42《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥□1.已知终端电压

和终端电流

时的解8-43《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥1.已知终端电压

和终端电流

时的解8-44《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波2.已知始端电压和始端电流

时的解♥8-45《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波3.已知负载阻抗及其内阻和信号源电动势时的解♥□8-46《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波，例8.2.1

已知均匀平行双线的

，且线长

。当其终端开路时，测得始端的电压

，试求距终端为

处的电压和电流。解：由于

即

，

，所以，此平行双线是无耗的。当终端开路

时，终端电流

将这些参数代入（8.2.23）式和（8.2.24）式，得由，即，得，所以有距终端

处的电压和电流分别为8-47《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波8.3

均匀传输线的特征参数♥所谓传输线的特征参数是指由传输线本身的结构以及所采用的材料有关的参数，它们与传输线的使用情况无关。特征参数也称特性参数，均匀传输线的两个重要的特征参数就是特性阻抗和常数。

8.3.1特性阻抗和特性导纳

8.3.2常数8-48《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波8.3.1

特性阻抗和特性导纳♥□□8-49《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥♥□8.3.1

特性阻抗和特性导纳8-50《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥♥□8.3.1

特性阻抗和特性导纳8-51《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波8.3.2常数♥□□□8-52《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥□□8.3.2常数8-53《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥□□8.3.2常数8-54《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波8.4

均匀传输线的等效阻抗和反射系数8-55♥

传输线的工作参数是指与传输线的应用情况有关的参数。除了电压和电流这两个的工作参数外，另外两个重要的工作参数就是等效阻抗和反射系数。8.4.1等效阻抗8.4.2反射系数8.4.3等效阻抗与反射系数的关系《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波8.4.1

等效阻抗□□♥8-56《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥♥8.4.1

等效阻抗8-57《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥□8-588.4.1

等效阻抗《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥□8-59□8.4.1

等效阻抗《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥♥□□8.4.2

反射系数8-60《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥♥8.4.2

反射系数8-61《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥□□8.4.2

反射系数8-62《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波8.4.3

等效阻抗与反射系数的关系♥8-63《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥♥♥8.4.3

等效阻抗与反射系数的关系8-64《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波载纳抗例8.4.1

如图8.4.1所示，AB和CD是两段特征参数不同的无耗均匀传输线。已知。当传输线终端所接负

，连接处的并联导

时，试求A点的等效阻

。解：AB和CD段必须分别利用均匀传输线理论求解。先求B点并联

前的等效阻抗

，即8-65《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波8-66《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥□□□8-67□8.4.3

等效阻抗与反射系数的关系《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波8.5

无耗均匀传输线8-688.5.1终端接任意负载时的无耗均匀传输线8.5.2无耗均匀传输线上的行波♥8.5.3无耗均匀传输线上的驻波《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波8.5.1

终端接任意负载时的无耗均匀传输线8-69

行驻波状态时的反射系数、电压、电流和阻抗

行驻波状态时的电压和电流的振幅

行驻波状态时节点或腹点的位置

行驻波状态时的阻抗变化

行驻波状态时的电压、电流和阻抗的分布图

重要说明和重要结论

传输线上的两个新参数

反射系数的测量

行波、驻波和行驻波《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波行驻波状态时的反射系数、电压、电流和阻抗♥□8-70《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波行驻波状态时传输线上的电压和电流的振幅□□8-71□《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波□□□行驻波状态时传输线上的电压和电流的振幅8-72《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥□行驻波状态时节点或腹点的位置8-73《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥□□行驻波状态时的阻抗变化8-74《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥8-75行驻波状态时的电压、电流和阻抗的分布图《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波重要说明和重要说明♥□□□□8-76《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥重要说明和重要说明8-77《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波传输线上的两个新参数♥8-78♥《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波反射系数的测量♥8-79《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波□□□行波、驻波和行驻波（行波、纯驻波和驻波）♥8-80《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波8.5.2

无耗均匀传输线上的行波

行波状态时的反射系数、电压、电流和阻抗

行波状态时的瞬时电压和瞬时电流

行波状态时的电压、电流和阻抗的分布图

行波的特点□8-81《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波行波状态时的反射系数、电压、电流和阻抗♥8-82♥《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波行波状态时的瞬时电压和瞬时电流8-83《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波行波状态的电压、电流和阻抗的分布图8-84《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波行波的特点8-85□□□□《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波8.5.3

无耗均匀传输线上的驻波8-86

驻波状态时的反射系数、电压、电流和阻抗

驻波状态时的电压、电流和阻抗的分布图

重要说明和重要结论

驻波的特点

两种最常见的驻波

电感或电容的传输线等效♥《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波驻波状态时的反射系数、电压、电流和阻抗♥8-87《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波8-88♥行波状态的电压、电流和阻抗的分布图♥《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥••••重要说明和重要说明8-89《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥重要说明和重要说明8-90《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波□□□□□驻波的特点8-91《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波两种最常见的驻波——终端短路和终端开路♥

终端短路（8.5.61）♥

终端开路（8.5.62）♥

一个有用的公式（8.5.63）8-92《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波□□♥□□电感或电容的传输线等效8-93《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波例8.5.1

如图8.5.4（a）所示无耗均匀传输线电路，画出各段传输线上电压振幅和电流振幅的分布图，并计算信号源的输出功率以及两个负载吸收的功率。8-94《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波8-95《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波8-96《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波8-97《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波8.6

圆图——传输线理论的图解法8.6.1复平面上的8.6.2反射系数圆阻抗圆图8.6.3导纳圆图□8-98《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波8.6.1

复平面上的反射系数圆8-99

复平面以及复平面上反射系数的表示

等反射系数圆和等幅角线

等驻波比圆和等电刻度线

传输线上反射系数与复平面的关系《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥□□♥□□复平面以及复平面上反射系数的表示8-100《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥8-101♥♥复平面以及复平面上反射系数的表示♥♥《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波等反射系数圆和等幅角线8-102《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥♥等驻波比圆和等电刻度线《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥传输线上反射系数与复平面的关系8-104《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥□□传输线上反射系数与复平面的关系8-105《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥传输线上反射系数与复平面的关系8-106《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥□□传输线上反射系数与复平面的关系8-107《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥传输线上反射系数与复平面的关系8-108《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥♥♥传输线上反射系数与复平面的关系8-109《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波8.6.2

阻抗圆图8-110

归一化阻抗

等电阻圆和等电抗圆

阻抗圆图及其说明

阻抗圆图上特殊的点和线

阻抗圆图的应用《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥♥♥♥归一化阻抗8-111《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥♥等电阻圆和等电抗圆8-112《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波等电阻圆和等电抗圆8-113《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥阻抗圆图及其说明8-114《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波♥□□□□阻抗圆图及其说明8-115《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波阻抗圆图上特殊的点和线8-116《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波阻抗圆图上特殊的点和线8-117《电磁场与电磁波理论》第8章均匀传输线的导行电磁波□□♥阻抗圆图上特殊的点和线8-118《电磁场与电磁波理论》第8章