第一讲传输线基本理论.ppt

第一讲第一讲传输线基本理论传输线基本理论1.传输线传输线概述概述传输线理论可看成是电路理论的传输线理论可看成是电路理论的拓展拓展。电路理论的基本假设之一电路理论的基本假设之一：不考虑导线的几何结构，：不考虑导线的几何结构，线上电压和电流处处相等。线上电压和电流处处相等。传输线理论传输线理论：导线长度与波长可比拟，线上电压、电：导线长度与波长可比拟，线上电压、电流随线长变化。流随线长变化。传输线理论的应用：传输线理论的应用：平行双导线、同轴线、微带线、柱形金属波导、平平行双导线、同轴线、微带线、柱形金属波导、平面光波导、光纤等面光波导、光纤等研究电磁场与电磁波一般问题的方法：研究电磁场与电磁波一般问题的方法：物理类：物理类：以场论分析为主以场论分析为主电子电气工程类：电子电气工程类：以传输线分析方法为主以传输线分析方法为主本章提要本章提要2.1 传输线的传输线的等效电路模型等效电路模型，传输线基本方，传输线基本方程和其解程和其解;2.2 描述传输线的描述传输线的特征量特征量及其沿线的及其沿线的变换变换;2.3 传输线的传输功率和效率传输线的传输功率和效率;2.4和和2.5 传输线传输线圆图圆图和其应用（圆图是微和其应用（圆图是微波技术发展史上的里程碑之一）波技术发展史上的里程碑之一）2.6 阻抗匹配阻抗匹配 2.7和和2.8 不要求不要求常用传输线及其场结构常用传输线及其场结构常用的传输线：平行双导线、同轴线、微带线等，常用的传输线：平行双导线、同轴线、微带线等，其特征是其特征是横向尺寸比波长小得多，纵向尺寸比波长横向尺寸比波长小得多，纵向尺寸比波长长是多或至少与波长可比拟长是多或至少与波长可比拟。场分布：共同点是场分布：共同点是电磁场都在横截面内电磁场都在横截面内，称为横电，称为横电磁模磁模(TEM)。传输线传输线传输线传输线相当于电路中一个相当于电路中一个二端口网络二端口网络，一端为，一端为输入端输入端（信号源），另一端为（信号源），另一端为输出端输出端（负载）。（负载）。本书只讨论本书只讨论时谐波时谐波的情况。的情况。传输线上的电压电流传输线上的电压电流传输线即使无损耗，传输线即使无损耗，由于其纵向线度至由于其纵向线度至少可与波长比拟，少可与波长比拟，即即l 或或l ，纵方向电压纵方向电压V、电、电流流I不再处处相等，不再处处相等，而而是纵向位置是纵向位置z的函的函数数，即，即V=V(z)I=I(z)V(z),I(z)vs.ZL用基尔霍夫定理分析传输线用基尔霍夫定理分析传输线电路原理中基尔霍夫定理电路原理中基尔霍夫定理 V0，I0。基尔霍夫定理的适用范围：基尔霍夫定理的适用范围：/t0或或研究研究对象象线度比波度比波长小得多小得多如如果果把把长长度度为为l的的传传输输线线分分成成N段段，只只要要每每段段长长度度 l，那末，那末在在 l长度内长度内，基尔霍夫定理可以适用基尔霍夫定理可以适用（a）（b）dz长度的传输线长度的传输线串联电阻串联电阻R:电导率有限，发热欧姆损耗电导率有限，发热欧姆损耗并联电导并联电导G:导体间绝缘不好，漏电损耗导体间绝缘不好，漏电损耗串联电感串联电感L:导体间有磁场，有磁场能导体间有磁场，有磁场能并联电容并联电容C:导体间有电场，有电场能导体间有电场，有电场能传输线的等效电路传输线的等效电路将将z方向的传输线分解成无限多个方向的传输线分解成无限多个 z段传输线段传输线的级联，每一的级联，每一 z段传输线用段传输线用LC网络等效。网络等效。R,G,L,C分布电路参数分布电路参数，沿传输线均匀分布。，沿传输线均匀分布。（a）（b）（c）例：平行双导线、同轴线的等效电路参数例：平行双导线、同轴线的等效电路参数