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1、第5章 均匀传输线理论,导行电磁波: 沿着导波系统传输的电磁波,传输线: 用于引导电磁波的导线，也叫导波系统,常见的导波系统:,双绞线,平行双导线,电缆线,同轴电缆,金属管波导,矩形波导 圆形波导 椭园波导 加脊波导,介质波导,光导纤维(光纤),平面波导,微带线,带状线,矩形波导,圆形波导,加脊波导,平行双导线,同轴电缆,微带线,双导线：只用于低频波，高频时有电磁辐射。,同轴线：无电磁辐射，工作频带宽； 微带线用于印刷电路。,介质波导：传输毫米波到光波波段。,波导：电磁损耗小，无辐射，主要用于3GHz30GHz的频带范围。,电磁波频谱表,本章主要内容:,TEM波传输线无耗传输线的工作状态圆图,
2、5.1均匀传输线理论概述,1. 长线与短线,长线:,短线,电路理论,长线理论,电路理论认为电路是短线,在分析电路上的电压和电流时,忽略了电路上 导线之间的电容和电路回路的电感,以及导线的电阻和导线之间的电导.,而长线理论在分析电路上的电压和电流时,考虑电路上导线之间的电容 和电路回路的电感,以及导线的电阻和导线之间的电导.,传输线理论也叫长线理论,一 导波形式和传输线分类,导波形式:,横电磁波（TEM）,横电波（TE）,横磁波（TM）,传输线分类：,TEM 模传输线：双导体系统,非TEM模传输线：金属波导、介质波导,矩形波导,圆形波导,加脊波导,平行双导线,同轴电缆,微带线,双导线：只用于低频
3、波，高频时有电磁辐射。,同轴线：无电磁辐射，工作频带宽； 微带线用于印刷电路。,介质波导：传输毫米波到光波波段。,波导：电磁损耗小，无辐射，主要用于3GHz30GHz的频带范围。,二 双导线型传输线的基本要求以及分布参数,基本要求： 工作频带宽功率容量大损耗小工作稳定性好尺寸小成本低,分布参数：分布电阻分布电感分布电容分布电导,2. 电报方程-长线的电路微分方程,一对导线形成的简单的电路,单位长度的 电感 电容 电阻 电导,分布参数电路模型,单位长度串联阻抗,单位长度并联导纳,电报方程(的复数形式),3. 电报方程的解,传播常数,衰减常数,相位常数,电压与电流的关系,特性阻抗,4. 无损耗传输
4、线,5. 低损耗线,例1:,同轴线,求Z.,解:,例2. 平行双导线,在空气中,求Z.,解:,特性阻抗,5.2 无耗传输线上的电压和电流波,终端电压反射系数,在终端z=0,传输线终端接任意负载,驻波或驻行波,在电压波腹点,在电压波节点,电压驻波比(VSWR),输入阻抗,1),只有入射波,无反射波 入射波全被负载电阻吸收 负载阻抗与传输线特性阻抗匹配,2),终端短路,3),终端开路,感性负载,容性负载,容性负载,感性负载,开路,并联谐振,短路,串联谐振,短路,串联谐振,可以用一节短路或开路线实现一个电容一个电感一串联谐振回路一并联谐振回路,例1: 用一段特性阻抗为50欧姆空气填充的短路线在频率为
5、300兆赫兹时, 实现L=0.1uH的电感,求短路线的长度.,解:,短路线的输入阻抗为,电感的阻抗为,5.3 SMITH圆图,反射系数,输入阻抗,反射平面,等反射系数圆,等 圆,Smith圆图,圆图上的特殊点和线,1、匹配点,坐标圆点,2、纯电抗圆,开路点,短路点,开路点,短路点,3、纯电阻线,实轴,正实轴,负实轴,4、等电感线和等电容线,感性,容性,向源方向,应用举例,已知,求：,解：,已知,求：,解：,(1),画,圆,(2),(3),(4),导纳圆图,圆图可以解决的问题,(1),(2),(3),(4),(5),已知,求,电压波腹或波节位置,阻抗（导纳）,导纳（阻抗）,阻抗匹配,应用,已知,
6、求,解：,已知,求,解,开路点,短路点,传输线匹配,匹 配 网 络,三种匹配状态,负载与传输线之间的匹配,信号源与传输线之间的匹配,信号源的共轭匹配,匹 配 网 络,匹 配 网 络,信号源给出最大功率,例: 为特性阻抗为50的传输线级联一节传输线,使其与100 的负载匹配,求:级联传输线的Z,l,解:,无反射,波长阻抗变换,例3:,为特性阻抗为75的传输线和导纳为Y=(2-j)/75(S) 的负载进行阻抗匹配.,解:,阻抗匹配 网络,给出两种方法:,要求短路线的输入导纳为,第2种方法留给同学课后计算,例5-8-1,单枝节匹配,导波系统中的TEM波与非TEM波 TEM波传输线 无耗传输线的工作状态,本章总结,返回,传输线终端接任意负载,
