微波技术与天线--第2章.pptx

第2章 传输线2.1 长线的概念2.2 传输线方程及其解2.3 输入阻抗、反射系数和驻波比2.4 均匀无耗传输线的工作状态2.5 传输线的阻抗匹配2.6 有耗传输线2.7 微带线2.1 长线的概念2.1.1 长线的定义定义1长线是指几何长度大于或接近于相波长的传输线。电长度是指传输线的几何长度与所传输电磁波的相波长之比。 定义2将长线定义为电长度大于或接近于1的传输线。 长线和短线都是相对于电磁波的波长而言的。注：在微波技术中，传输线这个名称常指双导体传 输线，如平行双线、同轴线和带状线等。 第2章 传输线2.1.1 长线的定义长线与短线的区别长线上电压的波动现象明显，而短线上的波动现象可忽略。这是长线和短线的重要区别。长线是分布参数电路，短线是集中参数电路 图2-1-1 长线和短线第2章 传输线2.1.2 长线的分布参数效应集中参数电路 在低频电路中，常常认为电场能量全部集中在电容器中，磁场能量全部集中在电感器中，只有电阻元件消耗电磁能量。由这些集中参数元件组成的电路称为集中参数电路。分布参数电路 当频率提高到其波长和电路的几何尺寸可相比拟时，电场能量和磁场能量的分布空间很难分开，而且电路元件连接线的分布参数效应不可忽略，这种电路称为分布参数电路。 第2章 传输线2.1.3 长线的分布参数分布电容C1(F/m) 指传输线单位长度所呈现的并联电容值，决定于导线截面尺寸，线间距及介质的介电常数 。分布电感L1(H/m) 指传输线单位长度所呈现的串联自感值，决定于导线截面尺寸，线间距及介质的磁导率。 分布电阻R1(Ω/m) 指传输线单位长度所呈现的串联电阻值，决定于导线材料及导线的截面尺寸。如果导线为理想导体，则R1= 0。 分布电导G1(S/m) 指传输线单位长度所呈现的并联电导值，决定于导线周围介质材料的损耗。若为理想介质，则G1= 0。 第2章 传输线2.1.4 均匀无耗长线的定义1. 均匀长线 指沿线的分布参数R1、L1、C1和G1均为常量的长线，也称均匀传输线 。2. 均匀无耗长线指R1= 0、G1= 0的均匀长线，也称均匀无耗传输线。 第2章 传输线 例2-1-1 均匀无耗同轴线的内导体外半径和外导体内半径分别为0.8mm和2.0mm，内外导体间填充介质的?r= 2.5，?r= 1。计算该同轴线的分布参数。 解：利用表2-1-1中的公式得 第2章 传输线2.2 传输线方程及其解2.2.1 传输线的等效电路1. 长线坐标系的建立图2-2-1 长线坐标系 第2章 传输线图2-2-2 线元的等效电路2.2.1 传输线的等效电路2. 无耗传输线的等效电路第2章 传输线2.2.2 传输线方程的推导1. 时域中的传输线方程线上的“电压降”、“电流降”为——传输线方程 第2章 传输线2.2.2 传输线方程的推导2. 复频域中的传输线方程3. 传输线的波动方程 ——频域中的 传输线方程——传输线的波动方程第2章 传输线2.2.3 传输线方程的解1. 通解（1）通解的复数形式（2）通解的瞬时形式 ——通解的复数形式——特性阻抗第2章 传输线2.2.3 传输线方程的解（3） 入射波与反射波的概念——等相位面 随着 t 增加，则 z 减小，表明等相位面沿 –ez 方向运动，波由信号源向负载方向传播——入射波 从负载向信号源方向（ez）传播——反射波第2章 传输线2.2.3 传输线方程的解2. 特解由边界条件确定特解的三角函数形式第2章 传输线2.2.4 传输线的特性参量1. 特性阻抗 定义：传输线上入射波电压与入射波电流之比。 计算式第2章 传输线解：利用表2-1-1中的公式得 若填充介质为空气 2.2.4 传输线的特性参量 例2-2-1 （例2-2-2）均匀无耗同轴线的内导体外半径和外导体内半径分别为0.8mm和2.0mm，内外导体间填充介质的?r= 2.5，?r= 1。计算该同轴线的特性阻抗。若填充介质为空气，求特性阻抗？第2章 传输线2.2.4 传输线的特性参量2. 相波长和相移常数相波长 定义：传输线上的单向波在同一瞬时相位相差为2?的两点间的距离。相移常数 定义：每单位长度传输线上单向波的相位变化值。——相波长 第2章 传输线2.2.4 传输线的特性参量3. 相速度定义：传输线上单向波的等相位面行进的速度。 ——相速度 第2章 传输线2.3 输入阻抗、反射系数和驻波比2.3.1 输入阻抗和输入导纳1. 输入阻抗定义式计算式物理意义 （1）输入阻抗是长度为z的传输线段和终端负载组成的传输线电路的等效阻抗 。 （2）长度为z的传输线段起到将Zl变换成Zin(z)的作用。 图2-3-1 输入阻抗的物理意义第2章 传输线2.3.1输入阻抗和输入导纳输入阻抗的物理意义2.