当前位置：文档之家 › Chapter4-3 波传播的传输线模型

Chapter4-3 波传播的传输线模型

  • 格式：ppt
  • 大小：1.41 MB
  • 文档页数：17

下载文档原格式

  / 17

合集下载

第四章 传输线理论

第四章 传输线理论

4.2.4 给定边界条件下传输线方程的特解
1. 已知终端 U 2 和 I2 , ( z 0)
将已知条件代入通解
z z U ( z ) A1e A2e A1 z A2 z I ( z )＝ e e Z0 Z0 其中 j
• 答：“同轴线”没错。
5.在波导中γ为传播常数，只有 γ为虚数才能传播，因为γ为实 数时，波在波导内波的传播是衰 减特性，这怎么理解？
E ( x, y, z ) E ( x, y )e z
； H ( x, y, z ) H ( x, y )e z
6.高频电磁波在强导电媒质中的 衰减很快，频率越高、电导率越 高，衰减系数越大。因此，电磁 波只能在强导电媒质的表面层内。 这是和电磁波在波导中传播是吻 合的吧！理解上还是有问题？可 能很多同学都会认为在强导电媒 质电磁波的衰减应该很小的。
• 答：严格的说波是在波导的中空区域传播
7.还有一点是我们还是不能在思维上进入电 磁波的思考方式，比如旋度，散度？我们还 是不能解释清楚，你说我们是学工科的，数 学只是一个工具这些，可能大家在思维上还 有点偏差，如果时间允许，能在给我们讲哈 怎么从思维上认识微波吗？就讲刚开始学的 旋度，散度的，
第四章
d U ( z ) Z I ( z ) dz d I ( z ) Y U ( z ) dz
d U ( z) Z I ( z) dz d I ( z) Y U ( z ) dz
2 d U ( z) Z d I ( z) dz 2 dz 2 d I ( z) d U ( z) Y 2 dz dz
答疑时间 1、每周五 上午8：30~10：10在1219教室 中午12：40~15：20在1216教室 2、本章习题 4-3~4-9

电磁场与微波技术第4章1-2传输线理论.ppt

电磁场与微波技术第4章1-2传输线理论.ppt

z
A2e z
I
I
z
§1.1 传输线方程
c)电压、电流的定解
始端
终端
上面两个解中的两项分别代表向+z方向和-z方向传播的电 磁波，+z方向的为入射波，-z方向的为反射波。
式中的积分常数由传输线的边界条件确定。
三种边界条件： • 已知终端电压VL和电流IL； • 已知始端的电压V0和电流I0； • 已知电源电动势EG、电源阻抗ZG 与负载阻抗ZL。
EG I0ZG V (z)
ILZL
I (z)
A1e z
1 Z0
A1e
联立求解，可得：
A2e z z A2e z
A1
EG Z0 Z G Z 0 1 G L e 2l
A2
EG Z 0L e 2l Z G Z 0 1 G L e 2l
§1.1 传输线方程
代入式中，并令d = l - z，则解为：
l
而传输线的长度一般都在几米甚至是几十米之长。 因此在传输线上的等效电压和等效电流是沿线变化的。 ——→与低频状态完全不同。
§1.1 传输线方程
传输线理论 长线理论
传输线是以TEM导模方式传 输电磁波能量。
其截面尺寸远小于线的长度， 而其轴向尺寸远比工作波长大 时，此时线上电压只沿传输线 方向变化。
Gl v(z,t) Cl
v( z, t ) t
代入传输线方程，消 去时间因子，可得：
dV z dz
dI z dz
Rl I z j Ll I z GlV z j ClV z
§1.1 传输线方程
整理，可得复有效值的均匀传输线方程：
dV z dz
dI z dz
即
(Rl j Ll )I z Zl I z

传输线模型与分析 ppt课件

传输线模型与分析 ppt课件


jZ1 jRL
tan tan
l l
Zin

Z12 RL
0 Z1 Z0RL
例题2.5 四分之一波长变换器的频率响应。
ppt课件
28
2.5 四分之一波长变换器
2. 多次反射观点
1

Z1 Z1
Z0 Z0
2

Z0 Z0
Z1 Z1

1
3

RL RL
Z1 Z1
I

2 E0 e r0
r0
rer dr
0

2 E0 e r0
1
r0

rder
0


2 E0 e r0
1
rer
r0 0
r0

er dr
0


2
E0
1
r0
1 2
1 2
e
r0

计及在微波波段中， 略。则
T1

2Z1 Z1 Z0
T2

2Z0 Z1 Z0
ppt课件
29
2.5 四分之一波长变换器
2. 多次反射观点


1

T1T23

T1T2233

T1T2
2 3
23

.....

n
1 T1T23 (23)
n0


1
1. 低频传输线 低频时，只要研究一条线(因为另一条线是作为回路出现的)。电流几
乎均匀地分布在导线内。电流和电荷可等效地集中在轴线上。 由分析可知，Poynting矢量集中在导体内部传播，外部极少。事实上，

高中物理选修3-4-波的形成和传播

高中物理选修3-4-波的形成和传播

波的形成和传播知识集结知识元波的形成和传播知识讲解波的形成与传播1．机械波的产生（1）定义：机械振动在介质中的传播过程，叫做机械波。

（2）产生条件：波源和介质。

（3）产生过程：沿波的传播方向上各质点的振动都受它前一个质点的带动而做受迫振动，对简谐波而言各质点振动的振幅和周期都相同，各质点只在自己的平衡位置附近振动。

2．机械波的特点（1）介质依存性：机械波离不开介质，真空中不能传播机械波。

（2）能量信息性：机械波传播的是振动的形式，因此机械波可以传递能量、传递信息。

（3）传播不移性：在波的传播方向上，各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波定向迁移。

（4）时空重复性：机械波传播时，介质中的质点不断地重复着振源的振动形式。

（5）周期、频率同源性：介质（包括在不同介质）中各质点的振动周期和频率都等于振源的振动周期和频率，而且在传播过程中保持稳定。

（6）起振同向性：各质点开始振动的方向与振源开始振动的方向相同。

机械波的分类1．横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波，凸起的最高处叫波峰，凹下的最低处叫波谷．2．纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波．质点分布密的部分叫密部，分布疏的部分叫疏部．3横波纵波概念在波动中，质点的振动方向和波的传播方向相互垂直，这种波叫横波在波动中，质点的振动方向和波的传播方向在同一直线上，这种波叫纵波介质只能在固体中传播在固体、液体和气体中均能传播．声波是纵波特征在波动中交替、间隔出现波峰和波谷在波动中交替、间隔出现密部和疏部类别振动波动运动现象振动是单个质点所表现出的周而复始的运动现象波动是质点群联合起来表现出的周而复始的运动现象运动成因质点由于某种原因离开平衡位置，同时受到指向平衡位置的力——回复力的作用介质中质点受到相邻质点的扰动而随着运动，并将振动形式由近及远的传播开，各质点间存在相互作用的弹力联系（1）振动是波动的起因，波动是振动的传播（2）有波动一定有振动，有振动不一定有波动（3）波动的周期等于质点振动的周期5．振动与波动的区别（1）从运动对象看：①振动是一个质点或物体以平衡位置为中心的往复运动．②波动是在波源的带动下，介质中大量质点依次发生振动而形成的集体运动．（2）从运动原因看：①振动是由于质点受回复力作用的结果．②波动是由于介质中相邻质点的带动的结果．（3）从能量变化看：①振动系统的动能和势能相互转化，对简谐运动来说，转化过程中总机械能保持不变．②波传播过程中，介质里每一振动质点的动能和势能同时达到最大，同时达到最小，质点的机械能在最大与最小值之间变化，而每个质点在不断地吸收和放出能量，因而波的传播过程也是能量的传播过程．例题精讲波的形成和传播例1.北京时间2013年4月20日8时02分四川省雅安市芦山县（北纬30.3°，东经103.0°）发生7.0级地震受灾人口152万，受灾面积12500平方公里。

微波课件1-1234

微波课件1-1234
微波课件1-1234
此处添加副标题内容
第 1 章 微波传输线理论
§1.1 传输线的基本概念 §1.2 长线理论 §1.3 传输线的特性参量和状态参量 §1.4 无耗传输线的工作状态 §1.5 圆图 §1.6 阻抗匹配
第 1 章 微波传输线理论
§1.1 传输线的基本概念
1．1．1 微波传输线分类 1．1．2 微波传输线的分析方法
2I
0
Z 1 Y 1 ( R 1 jL 1 ) G 1 ( jC 1 ) j
由式
V(z) = Aez + Bez = Vi(z) + Vr(z)
dV dz
Z1I，
可得电流的通解
I(z ) Z A 1 /z e Z 1 B / ( ze ) Z A 0e z Z B 0e z Ii(z ) Ir(z )
决定，而与负载的性质无关的参数。
1．特性阻抗(Characteristic Impedance)
比较电压和电流表达式
V(z) = Aez + Bez = Vi(z) + Vr(z) I(z )Z A 0e z Z B 0e z Ii(z ) Ir(z ) 可知，传输线上的入射波和反射波分别为
传输线上电压和电流的通解
V(z) = Aez + Bez = Vi(z) + Vr(z) I(z )Z A 0e z Z B 0e z Ii(z ) Ir(z ) A 和 B 是待定常数，由给定的边界条件来确定。
在负载 z = 0 处，V(0) = VL，I(0) = IL，即
VL A B，
IL
A Z0
dI ≈ V(G1 + jC1)dz =VY1dz
Y1 = G1 + jC1 ：单位

波导传输线理论课件

波导传输线理论课件
以及实现多功能化设计。
新型材料与工艺在波导传输线中的应用
要点一
新材料
要点二
新工艺
采用新型材料如碳纳米管、石墨烯等可以改善波导传输线 的性能，提高传输效率、减小损耗等。未来需要研究如何 实现新材料在波导传输线中的稳定制备和性能优化。
采用新型工艺如纳米压印、微纳加工等可以减小波导传输 线的尺寸、降低成本，提高集成度。未来需要研究如何实 现新工艺的稳定性和可重复性，以及在波导传输线制作中 的广泛应用。
矩形波导具有全封闭的结构， 能够提供良好的电磁场隔离， 减少外部干扰和辐射损耗。
在矩形波导中，电磁波的能量 主要集中在波导内部，传输过 程中能量损失较小。此外，矩 形波导的截止频率和传播常数 等参数可以通过调节其尺寸来 控制。
圆波导
总结词
圆波导是一种特殊类型的波导，其横截面呈圆形。
总结词
圆波导的优点在于其封闭性和均匀性，能够提供 较好的电磁场隔离和传输稳定性。
波导传输线理论课件
目录
PART 01
波导传输线概述
定义与特点
定义
波导传输线是一种用于传输电磁 波的结构，通常由两个平行的金 属板或导电壁构成。
特点
具有定向传播电磁波的特性，能 够控制电磁波的传播方向和模式， 常用于微波和毫米波频段的信号 传输和能量传输。
波导传输线的历史与发展
历史
波导传输线最早可以追溯到19世纪 末，随着无线电和雷达技术的发展， 波导传输线逐渐得到广泛应用。
• 总结词：光纤波导的优点在于其传输速度快、带宽大、抗电磁干扰性能好和保密性强。 • 详细描述：光纤波导的尺寸通常用纤芯直径d来表示，其截止频率和传播常数等参数与纤芯直径、折射率和涂覆层厚度有关。在某些应用中，光纤波导还可以通过弯曲来改变传输方向。

第四章 电波传播模型 电波传播课件


(dBw)
f (MHz) E(dBμ) d (km)
距
场
频
离
强
率
接 收
-95dBW
功
率
标尺1
标尺2 标尺3
标尺4
标尺2和标尺4又表示了半波偶极天线的接收功率和场强 之间的关系。当频率f=100MHz, E=50dBμ时，可查得
Pr 95dBW
第二节 移动通信的电波传播模 型
在传播路径的地形剖面图上，地
市区：在此区域内，有拥挤的两层以上的建 筑物或密集的高楼大厦。
二、移动通信电波传播的场强 预测模型
1. Okumura模型
Okumura模型为预测城区接收信号场强使用最 广泛的模型。应用频率在150MHz～1920MHz之 间(可扩展到3GHz），距离为1km～100km之间， 天线高度在30m～1000m之间。
损耗。
（3）有关中值路径损耗的各种校正因子 a) 天线高度增益因子：
Hb hb , d ——基站天线高度增益因子 H m hm , f ——移动天线高度增益因子
注意：天线高度增益为严格的高度函数，与天线类 型无关。
f=150~2000MHz
与频率和传播环 境有关
b) 郊区和开阔区校正因子Ks,Q0,Qr：
14.77 Gt (dB) 10 lg
P
- 20 lg d
E(dBμ)
74.77
Gt
(dB)
10
lg
P
-
20
lg
dkm
式中，E为场强，单位为dBV/m； PΣ为辐射功率，单位为W； Gt为发射天线的增益。
4．接收机输入端的最大接收功率
Pr
S
A

Chapter4-3

9
Bridge can segment collisiondomain
Workstation Server Workstation
SD
LAN2 LAN1
Workstation Server Laptop
Intel E xpress 1 0/1 00 Stackable Hub
Change hub s peed 10BASE- T 100BASE- TX Colli s ion Managed Status 24
Chapter4 Medium Access Control Sublayer(3)
王昊翔 hxwang@ School of Computer Science & Engineering ,SCUT Communication & Computer Network key-Lab of GD
功能 再生信号 连接采用不同MAC协议的网段 隔离冲突域 根据帧头的物理地址转发帧 丢弃损坏帧 网桥 Yes Yes Yes Yes Yes 中继器 Yes No No No No
19
Spanning tree bridge P323
To increase reliability, some sites use two or more bridges in parallel between pairs of LANs. This arrangement creates loops in the topology. What happens if a frame with an unknown destination arrives ?
7
Local internetworking(cont’d)
A bridge maintains a table of destination addresses and the corresponding output line as follows: Initially all the hash tables are empty. flooding algorithm:(泛洪)

传输线模型原理公式的详细推导


_ u(x+dx) + i(x+dx)
图 4 微分电路
_ Gdx u(x) Rdx + i(x)
dRC C / (W dx) 对微分电阻进行计算： dRS Rsh dx / W
所以图 4 中的 R
Rsh W ，G 。 C W
（1）
根据等效微分电路可以列出方程：
u ( x dx) u ( x) Rdx i ( x) i( x dx) i( x) Gdx u ( x)
得系数为 A1 A2
I Z0 2sinh L
，最终解为（部分文献给出这样的形式） ：
u ( x)
I Z0 cosh x sinh L
（8）
由于图 4 中的 x 坐标定在接触电极的右端，改成接触电极的左端，上述方程应该变成：
u ( x)
I Z0 cosh ( L x) sinh L
数得出最终解（部分文献给出这样的形式） ：
U I Z U I Z u ( x) 1 1 0 e x 1 1 0 e x 2 2 i ( x) U1 I1 Z 0 e x U1 I1 Z 0 e x 2Z 0 2Z 0
方程可以改写成：
（2）
du ( x) Ri ( x) dx di ( x) Gv( x) dx
写成二阶常微分方程的形式：
（3）
d 2u ( x) 2 u ( x) 0 2 dx 2 d i ( x) 2 i ( x) 0 dx 2
Figure 6 Transfer length as a function of specific contact resistivity and semiconductor sheet resistance

第八章传输线理论-PPT精品

24
第三章
得
ULA1A2
IL
1 Zc
(A1
A2)
整理得
A1
UL
ILZC 2
A2
UL
ILZC 2
25
第三章
所以在已知终端负载的情况下，沿线的 电压、电流分别为：
Байду номын сангаас
U(z)ULILZc ejULILZc ej
2
2
I(z) 1[ULILZc ejULILZc ej]
Zc 2
2
ILULZL,ULILZL
26
uu(z,t) i i(z,t)
10
第三章
3.1 传输线方程及其稳态解
1. 均匀传输线方程 图示一均匀平行双线传输线系统。其中传 输线的始端接微波信号源（简称信源），终端 接负载。选取传输线的纵向坐标为z，坐标原点 位于终端，z的方向由终端指向始端。设在时刻 t，位置z处的电压、电流分别为 u(z,t) 和 i(z,t) ；而在位置z+Δz 处的电压、电流分别为 u(z+ Δz ,t)和i(z+ Δz ,t)。
LL LC
C L
令
Zc L C
I(z)Z 1c(A 1ejA2ej)
20
第三章
于是得到传输线上距终端负载z处的电压 电流：
U(z) A1ej A2ej
I(z)
1 Zc
(A1ej
A2ej)
这是电压、电流的复数表示式。
传输线上电压和电流的瞬时值表达 式为：
21
第三章
u (z,t)R(A e 1 ejA 2 ej )ej t
d 2I dz 2
2 LC
I
0
将上式写成
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

线模型将使我们利用成熟的传输线理论来处理复杂的场问题。
复习范围 4.9
作业（P207） 4.20
时间平均纵向坡印廷功率流
P 'z
1 1 Re E ' H '* z 0 Re U ' z I '* z 2 2
从解方程角度看传输线模型的优点
从表4-1可看到电磁场用TE, TM两种模式的场叠加来表 示后，要解的耦合3维波方程简化成解2维的波方程:
第四章 均匀平面波 4.9
主题：波传播的传输线模型
平面波传播的传输线模型
如果把特定坐标系中的关于E与H平面波解与趋于无穷远处 的传输线上电压、电流波的解作一比较，不难发现两者十分 相似。 如果能将电磁波的传播用传输线上电压、电流波的传播等效， 这将十分有助于对电磁波传播的理解，同时也可借用成熟的 传输线理论与技术处理电磁波的传播问题。 本节将证明: 如果电磁波按TE、TM模分解，那末对每种模 式的横向电磁场量沿纵向的传播可用传输线上电压、电流的 传播等效。
E E 't H H 't H 'z z 0 E 'z 0 E 't e '( )U '( z ) H 't h '( ) I '( z ) t e ' 0 t h ' 0 ( t2 kt2 )e ' 0 kt2 k 2 k z2 h ' z0 e ' dU '( z ) jk 'z Z ' I '( z ) dz dI '( z ) jk 'z Y 'U '( z ) dz 1 Z' Y ' k 'z E E"t E "z z 0 H H"t H "z 0 E"t e "( )U "( z ) H"t h "( ) I "( z ) t h " 0 t e " 0 ( t2 kt2 )h " 0 kt2 k 2 k z2 e" z 0 h " dU"(z) jk "z Z " I "( z ) dz dI"(z) jk "z Y "U "( z ) dz 1 k "z Z" Y "
dU ( z ) jk z ZI ( z ) dz dI ( z ) jk zYU ( z ) dz
和一个耦合的1维传输线方程
其中本征值kt为横向传播常数，由具体波导的横向边条 决定；与kt相应的本征函数e, h为模式函数，它只与横向 坐标有关，表示场的横向分布；模式函数的幅值U, I满 足传输线方程，表示场的纵向分布。
表示场沿 纵向z变化 表示场在x方 向上的变化
Ex, Hy在纵向z 上变化与U(z), I(z)的变化相当 把TM模的横向场量分解成与其 幅度U, I的乘积，V, I满足传输线 方程，其传播常数为kz, 特征阻抗 为kz/.
电磁波传播传输线模型的一般证明
表 4-1: TE, TM 模 场 量 的 有 关 公 式
函数与其幅值乘积，即
Et e ρU z ,
Ht h ρ I z
– 模式函数的幅值U(z)、I(z)满足传输线方程，其传播常数等于 纵向传播常数kz，特征阻抗
Z c k z (TE) Z c k z (TM)
– 传输线传送功率等于波的纵向功率流pz。电磁波传播的传输
TEM模传播的传输线模型
TEM模
若把Ex写成模式函数与电压 U(z)的乘积, Hy写成模式函数 与电流I(z)的乘积，即
式中
TEM模传播的传输线模型 I
那么电压与电流波可表示成:
满足传输线方程
式中Z＝1/Y＝
特征阻抗 特征导纳
k为传播常数
? 横向电场与横向 磁场
平面波沿波矢k方向（z方向）的传播与特征阻抗Z为、 传播常数为k的传输线上的电压波与电流波相当。
把TE模电、磁场的横向分量分解成与其 幅值U, I的积，则V, I满足传输线方程， 传播常数为kz, 特征阻抗为/kz.
TM模传播的传输线模型
取坐标系使得k在x-z平面内，则 磁场H垂直k, 则 E有2个分量，可由旋度方程解出
即得到
其中
TM模传播的传输线模型I
如果 定义 U, I满足传输线方程
TE模传播的传输线模型
坐标系的选取可使得k只有2个分量kx, kz 而电场与k是相互垂直的，则 再由旋度方程
得到 其中
TE模传播的传输线模型I
如果定义 得到
U, I满足传输线方程 Ey, Hx沿纵向z 传播与传输线上 模式函数表示场在x方向上的分布，U(z), U,I波相当！
I(z)表示场Ey, Hx沿纵向z方向的分布。
电磁波传播的传输线模型的物理意义I
波传播的传输线模型不反映电磁场在横截面内的分布情况。 横截面内场分布要通过解模式函数e、h满足的二维波方 程得到。 如果我们只对波的远距离传播感兴趣，不关心场在横截面 的具体分布，波的传输线模型对分析、理解波沿纵向传播 十分有效。 注意: 纵向、横向是相而言的，究竟哪一个方向选为纵向， 要视具体问题而定。研究不均匀问题时，通常选择不均匀 方向为纵向。为求横截面（x,y）内的场分布，我们有时 选择x或y方向为纵向，这时x、y方向模式函数幅值U、I 的变化规律也就反映了场在横截面的分布。所以尽管波的 传输线模型并不反映场在横截面的分布信息，但如果我们 把横向选为纵向，仍可用波导的传输线模型得到横截面的 场分布， 电磁波传播的传输线模型是分析电磁波传播问题的有效方 法。
自由空间TE平面波沿z方向、x方向传播的传 输线模型
小结、复习
复习要点
– 电磁波的传播可用传输线上电压、电流波的传播等效，这就 是所谓波传播的传输线模型。传输线模型的要点是，首先将 Ht）与纵向场量（Ez、Hz），进一步又将横向场量分解为模
ห้องสมุดไป่ตู้
场分解成TE与TM两种模式，再将场量分解为横向场量（Et、
电磁波传播的传输线模型的物理意义
电磁波传播的传输线模型的物理意义归纳如下： 首先把电磁场按TE、TM模式分解，再将横向场量表示 成模式函数与其幅值的乘积。模式函数e、h只是横向坐 标的函数，表示场在横截面分布，由二维波方程描述。 模式函数的幅值U(z)、I(z)只与纵向坐标有关，并满足传 输线方程。传输线的传播常数等于波的纵向传播常数， 传输线传送的功率等于波的纵向功率流。波的一个传播 模式与一个特定参数（kz、Z）的传输线等效。如果存在 无限多个模式，就要用无限多对传输线等效。 所以当波用传输线等效时，按TE、TM模分解后横向场 量Et 、Ht 分离为模式函数与其幅值的乘积，只是其幅值 沿纵向的变化规律与一特定参数传输线上电压、电流的 变化规律相当。