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传输线理论ppt


带回原式可得到沿线解:
电压电流的定解---- 1终端(续一)
VL I L Z 0 (l - z ) VL - I L Z 0 - (l - z ) V ( z) e e 2 2 VL I L Z 0 (l - z ) VL - I L Z 0 - (l - z ) I ( z) e e 2Z 0 2Z 0

传输线等效电路
对于每一个微小单元DZ<<l --> 集中参数 整体构成G型(或T型)网络
传输线方程推导
根据基尔霍夫定律有:
i ( z , t ) v( z+Dz )-v(z, t)=-R1Dzi( z, t ) - L1Dz t i(z+Dz )-i(z,t)=-G Dzv( z , t ) - C Dz v( z , t ) 1 1 t
传输线方程推导(续1)
将上式两面同除Dz并取limDz->0 即可得传输线方程:
v( z Dz ) - v( z ) v( z, t ) i lim R i L 1 1 D z 0 Dz z t lim i ( z Dz ) - i ( z ) i ( z , t ) -G v C v 1 1 D z 0 Dz z t

电压电流的定解---- 1终端条件(VL、IL)
将VL和IL(已知)代入(2.1-9), 有:(z=l)
V (l ) VL A1e - l A2e l (通常情况) 1 - l l 可解得常数: I ( l ) I A e A e L 1 2 Z0 VL I L Z 0 vl VL - I L Z 0 - vl A1 e , A2 e 2 2
传输线理论----------一维分布参数理论
电磁场理论:精确---- 理论上可包含所有路 理论 电路理论: 简单---- 近似 传输线介于二者之间,是微波电路设计的基础, 在微波网络分析中也相当重要。 基本思路: 用电磁场理论解出等效分布电路参 量;采用电路理论来分析。 进行阻抗计算(匹配)可用史密斯圆图
限于边界条件,一般很难精确求解。 (近似假定+数值分析)
时谐均匀传输线方程
分布参数R、L、C和G不随位置变化
的均匀传输线稳态情况,此时:
v( z , t ) Re V ( z )e j t j t i ( z , t ) Re I z e
2.1 - 2
2.1 - 3
并联导纳
时谐均匀传输线方程(通解)
可用代入法得二阶微分方程:
V ''( z ) - Z1YV 1 ( z) 0 I ''( z ) - Z1Y1I ( z ) 0
V ( z ) A1e- z A2e z I ( z) V ( z) / Z0
传输线的电路模型
传输线(transmission line)lt;< 工作波长l。 结构: 平行双导线 同轴线 带状线 准TEM模的微带线 各种传输TE模、TM模或其混合模的波导都 可以认为是广义的传输线

基本概念
长线(long line)几何长度与工作波长l可比拟,需 用分布参数电路描述。 短线(short line)几何长度与工作波长l相比可以忽 略不计,可用集总参数分析 二者分界:l/l > 0.05 分布参数(distributed parameter) R、 L、C和G 分布在传输线上(随频率改变)。单 位长度上有:分布电阻、分布电感、分布电容和分 布电导。(均匀、非均匀) 表2.1-1 给出了电磁场的分布参数结果。
VL I L Z 0 d VL - I L Z 0 - d V (d ) e e VL ch( d ) I L Z 0 sh( d ) 2 2 VL I L Z 0 d VL - I L Z 0 - d VL I (d ) e e sh( d ) I L ch( d ) 2Z 0 2Z 0 Z0
当然也可以表示为相对终端距离的函数,令 l-z=d:
也可表为矩阵形式: V (d )
ch d sh d I (d ) Z0
Z 0 sh d V L ch d I L
电压电流的定解---- 2终端条件(V0、I0)

主要内容
传输线基本方程 传输下分布参数阻抗
无耗工作状态(特例)
有耗工作状态
史密斯圆图(工具)
阻抗匹配问题
传输线方程

1.
2.
为基本方程,是描述传输线: 电压、电流的变化规律及其相互关系的微 分方程。 可以从场的角度以某种TEM传输线导出, 也可以从路的角度,由分布参数得到的传 输线电路模型导出。 本章采用路理论分析,然后对时諧情况 求解,最后研究传输线的特性参数。
2.1 - 6
显见通解为:(A1A2为待定系数,由边界条件决定)
2.1 - 9
电压传播 常数 特性阻抗
其中 Z1Y1 ( R1 j L1 )(G1 j C1 ) Z 0 Z1 / Y1 ( R1 j L1 ) /(G1 j C1 )
电压电流的定解
终端条件(VL、IL) 始端条件(V0、I0) 信号源与负载条件(Eg、Zg、ZL)
代入2.1-1可得时谐均匀传输线方程:
时谐均匀传输线方程(续1)
串联驻抗
v( z , t ) - R1 j L1 i - Z1i ( z ) z i ( z , t ) - G1 j C1 v -Y1v ( z ) z
VLV

相同的方法可以解得:
0
V0 I 0 Z 0 z V0 - I 0 Z 0 - z V ( z) e e V0ch( z ) I 0 Z 0 sh( z ) 2 2 V0 I 0 Z 0 z V0 - I 0 Z 0 - z V0 I ( z) e e sh( z ) I 0 ch( z ) 2Z 0 2Z 0 Z0
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