第五传输线理论优秀课件
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传输线理论讲义传输线理论传输线(transmission line):是以TEM导模的方式传送电磁波能量或信号的导行系统常用的传输线为双导体结构,包括平行双导线、同轴线、带状线和工作于准TEM导模的微带线等。
对传输线上电压和电流分布的分析需要采用传输线理论。
广义的传输线包括各种传输TE,TM模或混合模的波导,其中电磁场沿传播方向的分布规律与传输线上电压和电流的情况相似,可用等效传输线的观点进行分析。
电路理论和传输线理论之间的关键差别是电尺寸。
电路分析假设一个网络的实际尺寸远小于工作电磁波波长,而在微波段工作的传输线的尺寸通常为工作微波波长的几分之一或几个波长,传输线是一个分布参数网络,在整个长度内电压和电流的幅值和相位都可能发生变化。
传输线分布参数:由电磁场理论可知:传输线的两导体存在有耗电阻,传输线两导体单位长度的电阻用R表1示。
传输线的两导体之间之间媒质的介电常数通常有虚部,两导体之间存在漏电导,传输线单位长度的漏电导用G表示。
1传输线本身存在自感,传输线单位长度的电感用L表示。
1传输线的两导体之间存在电容,传输线单位长度的电容用C表示。
1一些常见传输线的分布参数同轴线、双导线和平行板传输线的分布参数注:媒质的复介电常数εεε''-'=i ,ss R σδσωμ1221==为导体的表面电阻。
取一小段线元z ?(λ<其等效电路为:实际的传输线为个等效网络的级联。
由基尔霍夫电压定理可得:)1(),(),(),(),(11a tt z i zL t z zi R t z z v t z v +?=?+-由基尔霍夫电流定理可得:)1(),(),(),(),(11b tt z z v zC t z z zv G t z z i t z i ??+??+?+?=?+-在(1a ),(1b)两边除以z ?,并取0→?z 的极限,可得以下微分方程。
)2(),(),(),(11a t t z i L t z i R z t z v ??+=??-)2(),(),(),(11b t t z v C t z v G z t z i ??+=??-时谐均匀传输线:])(Re[),(])(Re[),(ti t i e z I t z i e z V t z v ωω== (3)把(3)式代入(2)式可得:)()()()(111z I Z z I L i R dz z dV -=+-=ω (4a ))()()()(111z V Y z V C i G dzz dI -=+-=ω (4b )电压、电流的通解:把(4a)对z 微商一次,把(4b)代入可得:0)()(1122=-z V Y Z dz z V d (5) zR ?1zL ?1zG ?1zC ?1令:))((111111C i G L i R Y Z ωωγ++==(5)式可化简为:0)()(222=-z V dzz V d γ (5)式的通解为:z z e A e A z V γγ21)(+=- (6a )把(6a )代入(4a )可得:)(1)()(1)(21011z z e A e A Z dz z dV L i R z I γγω+=+-=- (6b)其中:11110C i G L i R Z ωω++=电压电流的定解:(6a),(6b)中的常数21,A A 可由传输线的端接条件确定。