e
) u z, t d U ( z u z dz , t u z , t d zR ' j L ') I ( z ) ( z d z z) dV(
(2.1.13)
dI ( z ) d I ( z ) (G ' jC ')U ( z ) (G j C )V ( z ) dz dz
信息电子技术中的场与波 第二讲
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10/22/12
微波波段：300MHz-300GHz； 1m-1mm 微波通信、雷达、导航、遥感
光波波段：800nm – 1700nm； 光纤通信、光雷达、光制导、……
由于
u z , t u z z , t u z , t z z
i z , t i z z , t i z , t z z
时域变化函数 jt 取为
引入简谐变量的复数表达式
见（2.1.11）、（2.1.12） 得传输线方程：
8
12
11-14
16
15
16
第7章
第8章
谐振器；微波/光导波传输实验
天线；微波/光导波传输实验
4
4
17-18
复习、考试
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第二章

传输线基本理论与圆图
基本概念
导行电磁波--被限制在某一特定区域内传播的电磁波 导波系统 — 导引电磁波定向传输的结构，又称波导 常用波导分类
z
Δz
平行双线传输线
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2.1
传输线方程及其解
1.分布参数的概念
分布参数电路是相对于集中参数电路而言的。当传输线 传输高频信号时会出现以下分布参数效应 ：
☆ ☆ 电流流过导线使导线发热，表明导线本身有分布电阻 双导线之间绝缘不完善出现漏电流，表明导线之间处处有分布电导
R’ —— 单位长度的电阻 ( Ω/ m ) L’ —— 单位长度的电感 ( H / m ) G’ —— 单位长度的电导 ( S / m ) C’ —— 单位长度的电容 ( F / m )
以上参数都可以用稳态场来进行定义和计算 表2-1， p.67
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U 2 I 2 Z 0 z ' U 2 I 2 Z 0 z ' U z ' e e 2 2 U I 2 Z 0 z ' U 2 I 2 Z 0 z ' I z ' 2 e e 2Z 0 2Z 0
U2 I z ' sinh z ' I 2 cosh z ' Z0 10/22/12
• 传输TEM波的双导体传输线，例如平行双线、同轴线等
• 采用“路”的分析方法，把传输线作为分布参数电路处理
• 由基尔霍夫定律导出传输线方程，讨论波沿线传播特性
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内容安排 2.1 2.2 传输线方程及其解 传输线特征量沿传输线的变换
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共性
发送 - 传输 - 接受
源/调制 各类载体 检测/解调
通信三要素
传输 传输特性
B A 电磁场理论 电路理论
电荷、运动电荷 电阻、电容、电 感构成的电路 电流
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已知终端电压、电流 由
U (l ) U 2 I (l ) I 2
U 2 A1e l A2 e l
1 I 2 ( A1e l A2 e l ) Z0 U I Z U I Z U ( z ) 2 2 0 e ( l z ) 2 2 0 e ( l z ) 2 2 U 2 I 2 Z 0 (l z ) U 2 I 2 Z 0 (l z ) I ( z) e e 2Z 0 2Z 0
2. 波导管
金属波导
矩形波导
圆波导
金属波导是用金属管制作的导波
系统，电磁波在管内传播，损耗
很小，主要用于 3GHz ～30GHz 的频率范围。
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介质波导
包层
纤芯 光纤的构成
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1. TEM波传输线
传输线
RJ45接头 平行双导线是最简单的TEM波传输线，随着工作频率的升高，其辐射损 耗急剧增加，故双导线仅用于米波和分米波的低频段。 同轴线没有电磁辐射，工作频带很宽。
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第6周一
2.3
2.4 2.5
传输功率与传输效率
传输线圆图 圆图应用举例
第6周四 第7周一 第7周四
2.6
阻抗匹配及阻抗匹配器
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2.1
ug
传输线方程及其解
P.65
U
ZL
TEM 模 信号源：随时间简谐变化 电阻、电导、电感、电容
1 I ( z) ( A1e z A2e z ) Z0
Z0
A1、A2由边界 条件确定
式中

R ' j L ' G ' jC '
R ' j L ' G ' jC '
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TEM传输线、金属波导、介质波导、表面波导
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常见波导
传输线
金属波导
介质波导
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dz
( R j L ) I ( z )
(2.1.14)
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对 z 求导
d U ( z) dI ( z ) ( R ' j L ') 2 dz dz
d I ( z) dU ( z ) (G ' jC ') 2 dz dz
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2.传输线的等效电路模型
U
在均匀传输线上任一点 z 取
ZL
线元dz 讨论。
z
Δz
平行双线传输线
i(z,t)
R'Δz
L'Δz
i(z+Δz,t)
u(z,t)
G'Δz
C'Δz
u(z+Δz,t)
Δz 线元Δz的等效电路
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波导结构
路
电压、电流 电场、磁场
场
Mexwell 方程 Kirchhoff 定理
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周次
5 第1章 引言
内
容
学时
4
6-7
8-10
第2章 传输线基本理论与圆图
第6章 波导 –6.2 矩形波导；6.3 圆柱波导 6.4 波导器件；6.6 微带线与耦合微带线 阶段小结与习题 6.5 平面介质波导；6.7 光纤的射线分析 6.8 光纤的波动分析；阶段小结与习题 课程设计
光缆示意图
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几个问题
1. 低频电路为何无需考虑传输线？
一根导线流都在导体内部和表面附近；
只须用I、V和Ohm定律解决即可，无须用电磁理论。 半径 r0=2mm 铜导线单位长度的直流线耗
R0 1.37 10 / m
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u z , t u dz , t(z u) z , t dz u( z zu( ,z t) u , t i ( z , t ) z z, t ) u ( z , t) R ' i ( z , t ) z i( z, t ) L '
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3. 微波是如何在平行双导线中传输的？