均勻傳輸線傳輸線理論

均勻傳輸線傳輸線理論第一頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五2第一章均勻傳輸線理論微波傳輸線均勻傳輸線方程及其解均勻傳輸線的傳輸特征及特征參數(shù)傳輸線的傳輸功率、效率和損耗無(wú)耗傳輸線的三種工作狀態(tài)史密斯圓圖無(wú)耗傳輸線的阻抗匹配第二頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五3傳輸線的分布參數(shù)高頻磁場(chǎng)→分布電感高頻電場(chǎng)→分布電容高頻電流的趨膚效應(yīng)→分布電阻介質(zhì)的漏電流→分布電導(dǎo)第三頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五4平行雙導(dǎo)線和同軸線的分布參數(shù)第四頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5均勻傳輸線的等效電路第五頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五6§2.2均勻傳輸線方程及其解第六頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五72.2.1均勻傳輸線方程均勻傳輸線方程（電報(bào)方程）第七頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五8時(shí)諧形式的傳輸線方程我們著重研究時(shí)諧(正弦或余弦)的變化情況單位長(zhǎng)度串聯(lián)阻抗（/m）單位長(zhǎng)度并聯(lián)導(dǎo)納（S/m）第八頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五92.2.2均勻傳輸線方程的解我們分析的是正弦穩(wěn)態(tài)解是傳播常數(shù)其通解是：是傳輸線的特征阻抗第九頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五10方程的物理意義電壓的瞬時(shí)表達(dá)式，（電流的類似）沿-z方向的入射波沿+z方向的反射波第十頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五11(1)已知終端電壓UL和終端電流IL第十一頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五12解的表達(dá)式雙曲函數(shù)形式第十二頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五13(2)已知始端電壓U0和始端電流I0第十三頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五14解的表達(dá)式雙曲函數(shù)形式第十四頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五152.3均勻傳輸線的傳輸特性和特性參數(shù)2.3.1均勻傳輸線上行波的傳輸特性1、特性阻抗注意不是總電壓、電流的比用傳輸線的分布參數(shù)表達(dá)為無(wú)耗低損耗情況第十五頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五16常見(jiàn)的TEM模傳輸線的特性阻抗特性阻抗僅與傳輸線的結(jié)構(gòu)相關(guān)平行雙導(dǎo)線低損耗同軸線第十六頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五172、傳播常數(shù)a表示行波沿傳輸方向單位長(zhǎng)度上的振幅衰減。稱為：衰減常數(shù)每經(jīng)過(guò)一米，衰減e-a倍，無(wú)耗傳輸線a=0單位是Np/m；1Np=8.686dBb表示行波沿傳輸方向單位長(zhǎng)度上的相位滯后，稱為相位常數(shù)每經(jīng)過(guò)一米，滯后b(rad)，單位是rad/m第十七頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五18傳輸線損耗的影響無(wú)耗無(wú)色散：相速與頻率無(wú)關(guān)有耗

b不再與w成線性關(guān)系，相速與w相關(guān)，稱為色散效應(yīng)。此時(shí)，傳輸線稱為色散傳輸線對(duì)于平行雙導(dǎo)線或同軸線有：第十八頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五192.3.2均勻傳輸線上的三個(gè)重要參數(shù)1、輸入阻抗Zin定義：傳輸線上任意點(diǎn)電壓U(z)電流I(z)之比定義為該點(diǎn)向負(fù)載方向看進(jìn)去的的輸入阻抗Zin(z)對(duì)于無(wú)耗傳輸線第十九頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五20無(wú)耗傳輸線上輸入阻抗的特性⑴l/2阻抗重復(fù)性：傳輸線上相距l(xiāng)/2的任意兩點(diǎn)的阻抗相同⑵l/4阻抗變換(倒置)性：傳輸線上相距l(xiāng)/4的任意兩點(diǎn)的阻抗性質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)換：是tan(b)的重復(fù)性感性阻抗小于特性阻抗開(kāi)路容性阻抗大于特性阻抗短路第二十頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五212、反射系數(shù)G(z)定義：傳輸線上任意點(diǎn)z處的反射波電壓(電流)與入射波電壓(電流)之比是電壓(電流)的反射系數(shù)Gu(Gi)一般反射系數(shù)就是電壓反射系數(shù)G(z)第二十一頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五22電壓反射系數(shù)G(z)終端反射系數(shù)反射系數(shù)相角反射系數(shù)模對(duì)于有耗傳輸線，沿傳輸線方向反射系數(shù)的模呈指數(shù)衰減；相角線性連續(xù)滯后，并周期變化，其周期為l/2第二十二頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五23無(wú)耗傳輸線的反射系數(shù)反射系數(shù)的模始終等于終端反射系數(shù)的模沿傳輸線以l/2的周期變化具有l(wèi)/2重復(fù)性第二十三頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五243、輸入阻抗與反射系數(shù)的關(guān)系終端負(fù)載與終端反射系數(shù)的關(guān)系第二十四頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五25電壓駐波比的定義傳輸線上電壓振幅最大值與最小值的比稱為電壓駐波比r對(duì)于無(wú)耗線第二十五頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五26行波系數(shù)的定義傳輸線上電壓振幅最小值與最大值的比稱為行波系數(shù)K第二十六頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五27均勻傳輸線參數(shù)小結(jié)(行波)特性阻抗傳播常數(shù)相速波長(zhǎng)第二十七頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五28均勻傳輸線參數(shù)小結(jié)(無(wú)耗)輸入阻抗反射系數(shù)⑴l/2阻抗重復(fù)性⑵l/4阻抗變換(倒置)性具有l(wèi)/2重復(fù)性電壓駐波比行波系數(shù)第二十八頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五292.5無(wú)耗傳輸線的三種工作狀態(tài)無(wú)耗傳輸線的方程第二十九頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五30條件：反射系數(shù)：GL＝0，沒(méi)有反射負(fù)載：ZL＝Z0，又稱匹配負(fù)載電壓電流分布：瞬時(shí)表達(dá)式：2.5.1行波狀態(tài)輸入阻抗：第三十頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五31無(wú)耗傳輸線行波狀態(tài)的特點(diǎn)振幅分布規(guī)律：沿線電壓電流振幅保持不變，其值為入射波電壓和電流的振幅值，電壓振幅值是電流振幅值的Z0倍相位分布規(guī)律：沿線電壓和電流的相位在傳播方向上線性連續(xù)滯后，任意點(diǎn)電壓電流同相阻抗分布規(guī)律：各點(diǎn)輸入阻抗等于傳輸線特性阻抗參數(shù)：駐波比r=1，行波系數(shù)K=1傳輸功率：負(fù)載吸收功率最大，等于入射波功率第三十一頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五322.5.2駐波狀態(tài)條件：反射系數(shù)：|GL|＝1，是全反射狀態(tài)負(fù)載：ZL必須為短路、開(kāi)路和純電抗因?yàn)樗裕?）ZL＝0（2）ZL＝（3）ZL＝j(luò)XL第三十二頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五33⑴終端負(fù)載短路反射系數(shù)電壓電流分布：瞬時(shí)表達(dá)式：第三十三頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五沿線電壓電流的瞬時(shí)分布和振幅分布，如上圖

終端短路電壓電流瞬時(shí)分布電壓電流振幅分布阻抗變化曲線不同長(zhǎng)度的短路線對(duì)應(yīng)的等效電路第三十四頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五35終端負(fù)載短路的特征⑴振幅分布規(guī)律：沿線電壓電流振幅按余弦變化，極大值點(diǎn)稱為波腹點(diǎn)，極小值點(diǎn)稱為波節(jié)點(diǎn)。在z=nl/2(n=0,1,2,…)電壓為0，電流為2|A1|/Z0(入射波的兩倍)，該點(diǎn)為電壓波節(jié)點(diǎn)，電流波腹點(diǎn)；在z=(2n+1)l/4(n=0,1,2,…)電壓為2|A1|(入射波的兩倍)

，電流為0，該點(diǎn)為電壓波腹點(diǎn)，電流波節(jié)點(diǎn)。相位分布規(guī)律：電壓和電流始終有90°相位差，在0<z<l/4的區(qū)間內(nèi)，電壓超前電流；在l/4<z<l/2的區(qū)間內(nèi)，電流超前電壓，然后重復(fù)。電壓或電流在兩波節(jié)之間各點(diǎn)同相，在波節(jié)點(diǎn)兩側(cè)，各點(diǎn)反相。第三十五頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五36⑴終端負(fù)載短路輸入阻抗：傳輸功率：0z第三十六頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五37終端負(fù)載短路的特征⑵阻抗分布規(guī)律：各點(diǎn)輸入阻抗為純電抗，是波長(zhǎng)和位置的函數(shù)。在電壓波節(jié)點(diǎn)，Zin=0，相當(dāng)于串聯(lián)諧振；在電壓波腹點(diǎn)，Zin=∞，相當(dāng)于并聯(lián)諧振；在0<z<l/4的區(qū)間內(nèi)，任意一點(diǎn)的輸入阻抗為純電感；在l/4<z<l/2的區(qū)間內(nèi)，任意一點(diǎn)的輸入阻抗為純電容。相距l(xiāng)/4阻抗性質(zhì)變換，相距l(xiāng)/2阻抗性質(zhì)重復(fù)。參數(shù)：駐波比r=∞，行波系數(shù)K=0傳輸功率：在一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)平均傳輸功率為0，即無(wú)能量傳輸。電磁能量來(lái)回振蕩。第三十七頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五38⑵終端負(fù)載開(kāi)路反射系數(shù)電壓電流分布：第三十八頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五39電壓電流特征z0結(jié)論:(1)電壓電流振幅按正余弦變化，電壓電 流相位差90度

(2)電壓波腹點(diǎn)位置：z=nl/2 (3)電壓波節(jié)點(diǎn)位置：z=(2n＋1)l/4第三十九頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五40⑵終端負(fù)載開(kāi)路輸入阻抗：0z第四十頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五41⑵終端負(fù)載開(kāi)路終端開(kāi)路電壓電流振幅分布阻抗變化曲線第四十一頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五42電抗的特征阻抗分布規(guī)律：各點(diǎn)輸入阻抗為純電抗，是波長(zhǎng)和位置的函數(shù)。在電壓波節(jié)點(diǎn)，Zin=0，相當(dāng)于串聯(lián)諧振；在電壓波腹點(diǎn)，Zin=∞，相當(dāng)于并聯(lián)諧振；在0<z<l/4的區(qū)間內(nèi)，任意一點(diǎn)的輸入阻抗為純電容；在l/4<z<l/2的區(qū)間內(nèi)，任意一點(diǎn)的輸入阻抗為純電感。相距l(xiāng)/4阻抗性質(zhì)變換，相距l(xiāng)/2阻抗性質(zhì)重復(fù)。參數(shù)：駐波比r=∞，行波系數(shù)K=0傳輸功率：在一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)平均傳輸功率為0，即無(wú)能量傳輸。電磁能量來(lái)回振蕩。第四十二頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五43⑶終端接電抗負(fù)載反射系數(shù)：電壓電流分布與終端短路、開(kāi)路類似，只是波節(jié)、波腹點(diǎn)位置有所變化。第四十三頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五44終端接純電感用長(zhǎng)度le<l/4的短路線等效。z0le第四十四頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五45終端接純電容用長(zhǎng)度le<l/4的開(kāi)路線等效；或用長(zhǎng)度l/4<(le+l/4)<l/2的短路線等效le第四十五頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五462.5.3行駐波狀態(tài)條件（駐波、行波為行駐波的特殊情況）負(fù)載為任意負(fù)載：ZL=RLjXL反射系數(shù)：第四十六頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五47電壓電流分布電壓、電流表達(dá)式為電壓、電流振幅表達(dá)式為電壓、電流是位置z的函數(shù)，呈現(xiàn)非正弦分布，周期為l/2第四十七頁(yè)，共五十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五48電壓波腹點(diǎn)(電流波節(jié)點(diǎn))的