微波技術(shù)基礎(chǔ)第12次課

微波技術(shù)基礎(chǔ)徐銳敏教授電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院地點(diǎn)：清水河校區(qū)科研樓C309

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電郵：rmxu@第5章傳輸線的電路理論5.1引言傳輸線的定義：能夠?qū)б姶挪ㄑ匾欢ǚ较騻鬏數(shù)膶?dǎo)行波系統(tǒng)。一般傳輸線的要求：能量損耗小，工作頻帶寬，功率容量大，傳輸效率高，尺寸小和成本低。分析方法：場解法和微波等效路法。

場解法—根據(jù)邊界和初始條件求電磁場波動(dòng)方程的解，得出電磁場隨時(shí)間和空間的變化規(guī)律；

微波等效電路法—利用分布參數(shù)電路的理論（傳輸線的電路模型）來分析電壓波（對應(yīng)電場）和電流波（對應(yīng)磁場）隨時(shí)間和空間的變化規(guī)律。

兩種分析方法的對比場解法—結(jié)構(gòu)簡單的元件，分析起來也是相當(dāng)繁瑣，復(fù)雜結(jié)構(gòu)的元件就更難以進(jìn)行。微波等效電路法—又稱傳輸線電路理論，亦稱分布參數(shù)電路理論，將電磁場的問題，在一定條件下化為電路的問題來求解，即

“化場為路”，使問題得以簡化。

傳輸線理論是微波電路設(shè)計(jì)和微波網(wǎng)絡(luò)理論的基礎(chǔ)。`第5章傳輸線的電路理論5.2分布參數(shù)的概念分布參數(shù)電路與集總參數(shù)電路的區(qū)別集總參數(shù)電路頻率低，波長遠(yuǎn)大于電路尺寸，電場與磁場可近似看作只隨時(shí)間變化，不隨導(dǎo)線長度變化。導(dǎo)線上各點(diǎn)的電位相同。電能僅集中在電容器里，磁能集中在電感線圈里，損耗集中在電阻上。分布參數(shù)電路工作于微波波段，頻率高，波長短，一般電路尺寸與電磁波的波長可以比擬或更長，電磁場不僅隨時(shí)間、空間位置變化，電磁波在電路中傳輸?shù)臏笮?yīng)顯著；傳輸線上各點(diǎn)的電位不同，處處有儲(chǔ)能和損耗。導(dǎo)體上存在有損耗電阻、電感，導(dǎo)體間存在分布電容和漏電導(dǎo)。第5章傳輸線的電路理論集中參數(shù)電路和分布參數(shù)電路的分界線可以認(rèn)為是

l/λ≥0.05。5.3傳輸線方程及其解TEM波傳輸線等效電路模型第5章傳輸線的電路理論dz足夠短（dz<<l）,dz上的分布參數(shù)效應(yīng)可用串聯(lián)阻抗Z1dz和并聯(lián)導(dǎo)納Y1dz的集總參數(shù)電路來等效。時(shí)諧均勻傳輸線，省去時(shí)間因子（電報(bào)方程）第5章傳輸線的電路理論由電報(bào)方程可推得（傳輸線電壓、電流波動(dòng)方程）其解為：第5章傳輸線的電路理論上面的方程有四個(gè)未知量A1，B1，A2，B2，但是I（Z）的表達(dá)式可繼續(xù)寫為：第5章傳輸線的電路理論其中這樣待定系數(shù)只剩下了A1，B1；A1、B1決定于傳輸線的端接條件，通常端接條件有三種：（1）已知終端電壓UL和電流IL；（2）已知始端電壓Us和電流Is；（3）已知激勵(lì)源的電動(dòng)勢Es、內(nèi)阻抗Zs和負(fù)載阻抗ZL。常見情況是第1種：

第5章傳輸線的電路理論坐標(biāo)z的起點(diǎn)選擇在負(fù)載端即z=0

，有：此式就是已知傳輸線終端電壓、電流時(shí)，線上任意一點(diǎn)的電壓、電流解。第5章傳輸線的電路理論其解表明，傳輸線的電壓、電流由一列向負(fù)載方向傳輸波，即入射波，和另一列向波源傳播的波，即反射波，兩列波疊加而成，呈行駐波混合分布。令（入射波）（反射波）因此：

第5章傳輸線的電路理論V(z)，I(z)還可表示為寫成矩陣形式：第5章傳輸線的電路理論如果傳輸線無耗同樣容易推導(dǎo)出：若坐標(biāo)z的起點(diǎn)選在波源端，即選擇始端端接條件，線上任意一點(diǎn)的電壓、電流表達(dá)式為：第5章傳輸線的電路理論 若坐標(biāo)