文档介绍：第 7 章均匀传输线中的导行电磁波
第七章均匀传输线中的导行电磁波
传输线的种类:平行双线、同轴电缆、平行板传输线、各种金属波导、各种介质波导、光纤电缆等。
传输线的作用:引导电磁波,将能量或信息定向地从一点传输到另一点。
本章内容:传输TEM波的双导体传输线的传播特性。
平行板传输线
平行双线
同轴电缆
几种常用的传输线
传输线的电路:分布参数电路(实际电路尺寸与工作波长接近)
等效分布参数电路
无损耗均匀传输线方程
假设传输线均匀且无损耗,传播TEM波。
结点电流方程
回路电压方程
同除以dz,略去二阶无穷小项(dz)2,得传输线方程
均匀传输线电路模型
进一步整理。得电压u,电流 i 的波动方程
式中——传播速度, 分别为传输线单位长度的电感及电容
无损耗均匀传输线的传播特性
瞬态解
波动方程的解
分别称为入射电压波、电流波;反射电压波、电流波。
正弦稳态解
式中——传播常数; ——相位常数
方程的解
式中——特性阻抗
(实数)
波动方程
1. 已知始端电压和电流
将已知条件代入通解
解得复常数为
利用欧拉公式,得
注意:
代入通解,得
已知的传输线
2. 已知终端电压和电流
将已知条件代入通解
解得复常数为
代入通解,整理后,得
3. 传输线的有功功率
传输功率等于入射波功率减去反射波功率
仅有虚部
已知的传输线
无损耗传输线中波的反射和透射
反射系数和透射系数
1. 负载端反射系数
负载端电压、电流分别为
和
负载阻抗
反射系数
(复数)
2. 沿线任一点反射系数
3. 不均匀传输线的反射系数
解得,反射系数
Z=0处
不均匀传输线
不均匀传输线
4. 不均匀传输线的透射系数
Z=0处
解得,透射系数
5. 沿线各点电压、电流表达式
注意(1)坐标原点的选取;
(2) 在不同情况下的表达式;
(3) 与的区别。
传输线工作状态
(无反射、匹配)
当时, ,无反射,称为匹配,电压、电流为行波。
匹配特点:、电流同相,振幅不变,。
2. 驻波(全反射)
当时, , 全反射,称为驻波。
设(开路), ,则
特点
a)当, 电压波腹,电流波节
当, 电压波节,电流波腹
b)时间相位差90º,无能量传播,电能与磁能在空间相互转换。
3. 行驻波(部分反射)
当不是上述值时, ,部分反射,称为行驻波
行波+驻波
4. 驻波比S
定义驻波比
物理意义
无反射,匹配、行波
全反射,驻波
部分反射、行驻波
(易测量)
驻波比