传输线理论.ppt

1、第二章传输线理论,传输线理论- 一维分布参数理论,电磁场理论：精确- 理论上可包含所有路理论 电路理论：简单- 近似 传输线介于二者之间,是微波电路设计的基础，在微波网络分析中也相当重要。 基本思路： 用电磁场理论解出等效分布电路参量；采用电路理论来分析。 进行阻抗计算（匹配）可用史密斯圆图,主要内容,传输线基本方程 传输下分布参数阻抗 无耗工作状态（特例） 有耗工作状态 史密斯圆图（工具） 阻抗匹配问题,2.1 传输线方程,为基本方程，是描述传输线： 电压、电流的变化规律及其相互关系的微分方程。 可以从场的角度以某种TEM传输线导出， 也可以从路的角度，由分布参数得到的传输线电路模型导出。

2、本章采用路理论分析，然后对时諧情况求解，最后研究传输线的特性参数。,传输线的电路模型,传输线(transmission line)是以TEM导模的方式传送电磁波能量或信号的导行系统 特点：横向尺寸 工作波长l。 结构: 平行双导线 同轴线 带状线 准TEM模的微带线 各种传输TE模、TM模或其混合模的波导都可以认为是广义的传输线,基本概念,长线（long line）几何长度与工作波长l可比拟，需用分布参数电路描述。 短线（short line）几何长度与工作波长l相比可以忽略不计，可用集总参数分析 二者分界：l/l 0.05 分布参数(distributed parameter) R、L、C和

3、G 分布在传输线上（随频率改变）。单位长度上有：分布电阻、分布电感、分布电容和分布电导。（均匀、非均匀） 表2.1-1 给出了电磁场的分布参数结果。,传输线等效电路,对于每一个微小单元DZ 集中参数 整体构成G型（或T型）网络,传输线方程推导,根据基尔霍夫定律有：,传输线方程推导（续1）,将上式两面同除Dz并取limDz-0 即可得传输线方程:,限于边界条件，一般很难精确求解。 （近似假定+数值分析）,时谐均匀传输线方程,分布参数R、L、C和G不随位置变化的均匀传输线稳态情况，此时：,代入2.1-1可得时谐均匀传输线方程：,时谐均匀传输线方程（续1）,串联驻抗,并联导纳,时谐均匀传输线方程（通

4、解）,可用代入法得二阶微分方程：,显见通解为：（A1A2为待定系数，由边界条件决定）,电压传播 常数 特性阻抗,电压电流的定解,终端条件（VL、IL） 始端条件（V0、I0） 信号源与负载条件（Eg、Zg、ZL）,电压电流的定解- 1终端条件（VL、IL）,将VL和IL（已知)代入（2.19）， 有：（z=l）,（通常情况） 可解得常数：,带回原式可得到沿线解：,电压电流的定解- 1终端（续一）,当然也可以表示为相对终端距离的函数，令 l-z=d：,也可表为矩阵形式：,电压电流的定解- 2终端条件（V0、I0）,相同的方法可以解得：,VLV0 IL I0 d z,电压电流的定解 - 3 信号源、负载条件,z=0时: I(0)=I0; V(0)=EG-I0ZG z=L 时: I(L)=IL; V(L)=ILZL 代入通解2.1-9可得四个线性方程 （四个未知量：I0、IL、A1、A2）可解得：,电压电流的定解 - 3 信号源、负载条件（续一）,d=l-z 2.1-15,电压电流的定解 （小结）,从上面三种解可见： 传输线上的波是由 信号源发出的入射波（e-gz或egd） 负载反射的波（e