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1、第第 七七 章章均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波寒假來臨，不少的高中畢業(yè)生和大學(xué)在校生都選擇去打工。準(zhǔn)備過一個充實而有意義的寒假。但是，目前社會上寒假招工的陷阱很多Guided Electromagnetic Wave in Uniform Transmission Line第七章 均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波有損耗均勻傳輸線無損耗均勻傳輸線的阻抗匹配無損耗傳輸線的入端阻抗無損耗傳輸線中波的反射和透射無損耗均勻傳輸線的傳播特性無損耗均勻傳輸線方程序下 頁返 回第第 七七 章章均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波寒假來臨，不少的高中畢業(yè)生和大學(xué)在校生都選擇去打工。準(zhǔn)備過一

2、個充實而有意義的寒假。但是，目前社會上寒假招工的陷阱很多7.0 序Introduction 分布參數(shù)電路：當(dāng)實際電路尺寸與工作波長接近時的電路模型。傳輸線作用：引導(dǎo)電磁波，將能量或信息定向地從一點傳輸?shù)搅硪稽c。傳輸線種類：平行雙線、同軸電纜、平行板傳輸線、金屬波導(dǎo)和介質(zhì)波導(dǎo)等。下 頁上 頁返 回圖7.0.1 分布參數(shù)等效電路第第 七七 章章均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波寒假來臨，不少的高中畢業(yè)生和大學(xué)在校生都選擇去打工。準(zhǔn)備過一個充實而有意義的寒假。但是，目前社會上寒假招工的陷阱很多 均勻傳輸線：傳輸線的材料及其物理參數(shù)相同，幾何尺寸相同，沿傳輸線周圍的媒質(zhì)相同。TEM 波：

3、波傳播的方向上無電場和磁場的分量。本章要求：熟練掌握均勻傳輸線的穩(wěn)態(tài)分析方法；并靈活應(yīng)用其方法，深刻理解電壓波和電流波的傳播特性(行波、駐波、匹配等)；掌握有損耗傳輸線的無畸變條件。下 頁上 頁返 回第第 七七 章章均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波寒假來臨，不少的高中畢業(yè)生和大學(xué)在校生都選擇去打工。準(zhǔn)備過一個充實而有意義的寒假。但是，目前社會上寒假招工的陷阱很多 7.1 無損耗均勻傳輸線方程(Lossless Uniform Transmission Line Equation)結(jié)點電流方程回路電壓方程 略去dz的二階無窮小項，傳輸線方程和下 頁上 頁返 回圖7.1.1 均勻傳

4、輸線電路模型第第 七七 章章均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波寒假來臨，不少的高中畢業(yè)生和大學(xué)在校生都選擇去打工。準(zhǔn)備過一個充實而有意義的寒假。但是，目前社會上寒假招工的陷阱很多從中可得u和 i 的波動方程和式中電壓波動方程電流波動方程下 頁上 頁返 回第第 七七 章章均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波寒假來臨，不少的高中畢業(yè)生和大學(xué)在校生都選擇去打工。準(zhǔn)備過一個充實而有意義的寒假。但是，目前社會上寒假招工的陷阱很多7.2 無損耗均勻傳輸線的傳播特性7.2.1 瞬態(tài)解(Instantaneous Solution)通解u+入射電壓波、u-入射電壓波；波動方程Prop

5、agating Characteristic of Lossless Uniform Transmission Line i+反射電流波、i-反射電流波。下 頁上 頁返 回第第 七七 章章均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波寒假來臨，不少的高中畢業(yè)生和大學(xué)在校生都選擇去打工。準(zhǔn)備過一個充實而有意義的寒假。但是，目前社會上寒假招工的陷阱很多7.2.2 正弦穩(wěn)態(tài)解(Sinusoidal Steady Solution)方程的解式中 傳播常數(shù)；相位常數(shù)瞬態(tài)形式復(fù)數(shù)形式下 頁上 頁返 回第第 七七 章章均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波寒假來臨，不少的高中畢業(yè)生和大學(xué)在校生都

6、選擇去打工。準(zhǔn)備過一個充實而有意義的寒假。但是，目前社會上寒假招工的陷阱很多方程的解特性阻抗(characteristic impedance)（實數(shù)）定義所以下 頁上 頁返 回第第 七七 章章均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波寒假來臨，不少的高中畢業(yè)生和大學(xué)在校生都選擇去打工。準(zhǔn)備過一個充實而有意義的寒假。但是，目前社會上寒假招工的陷阱很多參數(shù)特性阻抗的元參數(shù)平行板雙平行線同軸電纜下 頁上 頁返 回第第 七七 章章均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波寒假來臨，不少的高中畢業(yè)生和大學(xué)在校生都選擇去打工。準(zhǔn)備過一個充實而有意義的寒假。但是，目前社會上寒假招工的陷阱很多無

7、損耗傳輸線特性阻抗的元參數(shù)參數(shù)平行板雙平行線同軸電纜下 頁上 頁返 回第第 七七 章章均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波寒假來臨，不少的高中畢業(yè)生和大學(xué)在校生都選擇去打工。準(zhǔn)備過一個充實而有意義的寒假。但是，目前社會上寒假招工的陷阱很多1.已知始端 和 將已知條件代入通解解得復(fù)常數(shù)代入通解圖7.2.1 已知始端下 頁上 頁返 回第第 七七 章章均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波寒假來臨，不少的高中畢業(yè)生和大學(xué)在校生都選擇去打工。準(zhǔn)備過一個充實而有意義的寒假。但是，目前社會上寒假招工的陷阱很多整理后注意：終端為坐標(biāo)原點，沿線 z 0下 頁上 頁返 回第第 七七 章章均

8、勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波寒假來臨，不少的高中畢業(yè)生和大學(xué)在校生都選擇去打工。準(zhǔn)備過一個充實而有意義的寒假。但是，目前社會上寒假招工的陷阱很多2.已知終端 和 將已知條件代入通解解得復(fù)常數(shù)代入通解，得到圖7.2.2 已知終端下 頁上 頁返 回第第 七七 章章均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波寒假來臨，不少的高中畢業(yè)生和大學(xué)在校生都選擇去打工。準(zhǔn)備過一個充實而有意義的寒假。但是，目前社會上寒假招工的陷阱很多3.傳輸線任一點處的有功功率傳輸線無損耗，所以任一點的 P 相同。=入射波功率反射波功率const=下 頁上 頁返 回第第 七七 章章均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波

9、均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波寒假來臨，不少的高中畢業(yè)生和大學(xué)在校生都選擇去打工。準(zhǔn)備過一個充實而有意義的寒假。但是，目前社會上寒假招工的陷阱很多7.3 無損耗傳輸線中波的反射和透射7.3.1 反射系數(shù)和透射系數(shù) (Reflection and Transmission Coefficients)1.負(fù)載端反射系數(shù)圖7.3.1 傳輸線接負(fù)載Reflection and Transmission on Lossless Transmission Line負(fù)載端反射系數(shù)下 頁上 頁返 回第第 七七 章章均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波寒假來臨，不少的高中畢業(yè)生和大學(xué)在校生都選擇去打工。準(zhǔn)

10、備過一個充實而有意義的寒假。但是，目前社會上寒假招工的陷阱很多2.沿線任一點反射系數(shù)3.非均勻傳輸線的反射系數(shù)和透射系數(shù)反射系數(shù)z=0 處 結(jié)論:無限長均勻無損傳輸線可等效為 。透射系數(shù)圖7.3.2 非均勻傳輸線下 頁上 頁返 回第第 七七 章章均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波寒假來臨，不少的高中畢業(yè)生和大學(xué)在校生都選擇去打工。準(zhǔn)備過一個充實而有意義的寒假。但是，目前社會上寒假招工的陷阱很多4.沿線各點電壓、電流表達式下 頁上 頁返 回第第 七七 章章均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波寒假來臨，不少的高中畢業(yè)生和大學(xué)在校生都選擇去打工。準(zhǔn)備過一個充實而有意義的寒假

11、。但是，目前社會上寒假招工的陷阱很多7.3.2 傳輸線工作狀態(tài)(Working States of Transmission Line)2.行波 當(dāng) 時，S=1,無反射(匹配matching)a.電壓波、電流波無反射；b.電壓、電流同相，且沿線振幅為常數(shù)。匹配特點1.駐波比 S定義電壓、電流為行波(traveling wave)下 頁上 頁返 回第第 七七 章章均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波寒假來臨，不少的高中畢業(yè)生和大學(xué)在校生都選擇去打工。準(zhǔn)備過一個充實而有意義的寒假。但是，目前社會上寒假招工的陷阱很多3.駐波如 （開路），則當(dāng)即，當(dāng) 時，,發(fā)生全反射電壓波、電流波為駐波。

12、下 頁上 頁返 回（短路）（開路）（純電抗）第第 七七 章章均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波寒假來臨，不少的高中畢業(yè)生和大學(xué)在校生都選擇去打工。準(zhǔn)備過一個充實而有意義的寒假。但是，目前社會上寒假招工的陷阱很多電壓波腹，電流波節(jié)c）時間相位差 90，無能量傳播，電能與磁能在 空間相互轉(zhuǎn)換。b）當(dāng) ，駐波特點電壓波節(jié)，電流波腹a）無波動性。當(dāng) ，下 頁上 頁返 回第第 七七 章章均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波寒假來臨，不少的高中畢業(yè)生和大學(xué)在校生都選擇去打工。準(zhǔn)備過一個充實而有意義的寒假。但是，目前社會上寒假招工的陷阱很多4.行駐波=行波+駐波當(dāng) 時,，部分電磁波

13、反射電壓波、電流波為行駐波。下 頁上 頁返 回第第 七七 章章均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波寒假來臨，不少的高中畢業(yè)生和大學(xué)在校生都選擇去打工。準(zhǔn)備過一個充實而有意義的寒假。但是，目前社會上寒假招工的陷阱很多思路及（2）根據(jù)和求 例7.3.1 已知傳輸線特性阻抗及電磁波波長，測量可 得，試求負(fù)載 ?；蚪猓?）下 頁上 頁返 回第第 七七 章章均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波寒假來臨，不少的高中畢業(yè)生和大學(xué)在校生都選擇去打工。準(zhǔn)備過一個充實而有意義的寒假。但是，目前社會上寒假招工的陷阱很多（b）當(dāng) 時，終端離 最近的位置為(3)由 得到注意：坐標(biāo)原點位于負(fù)載端，

14、故坐標(biāo) z 0.（a）當(dāng) 時,終端離 最近的位置為下 頁上 頁返 回第第 七七 章章均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波寒假來臨，不少的高中畢業(yè)生和大學(xué)在校生都選擇去打工。準(zhǔn)備過一個充實而有意義的寒假。但是，目前社會上寒假招工的陷阱很多7.4 無損耗傳輸線的入端阻抗7.4.1 入端阻抗(Input Impedance)7.4.1 入端阻抗Lossless Transmission Lines Input Impedance定義a,b端阻抗 每隔 重復(fù)出現(xiàn)一次，即下 頁上 頁返 回第第 七七 章章均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波寒假來臨，不少的高中畢業(yè)生和大學(xué)在校生都

15、選擇去打工。準(zhǔn)備過一個充實而有意義的寒假。但是，目前社會上寒假招工的陷阱很多7.4.2 不同負(fù)載下 的變化規(guī)律1.終端匹配 特點(Zi s Characteristic Under Different Loads )沿線各點入端阻抗等于特性阻抗；b）c）負(fù)載吸收最大功率 。a）行波;下 頁上 頁返 回第第 七七 章章均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波寒假來臨，不少的高中畢業(yè)生和大學(xué)在校生都選擇去打工。準(zhǔn)備過一個充實而有意義的寒假。但是，目前社會上寒假招工的陷阱很多2.終端短路 結(jié)論：用 的無損短路線等效替代一個電感。特點 ，全反射;駐波;提問：離終端最近處發(fā)生電壓最大值，還是最小

16、值？感性容性下 頁上 頁返 回圖7.4.2 終端短路線Zi 圖7.4.3 等效電感第第 七七 章章均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波寒假來臨，不少的高中畢業(yè)生和大學(xué)在校生都選擇去打工。準(zhǔn)備過一個充實而有意義的寒假。但是，目前社會上寒假招工的陷阱很多3.終端開路 結(jié)論：用 的無損耗開路線可以替代一個電容。特點，全反射，駐波；容性感性 提問：離終端最近處發(fā)生電流最小值，還是最大值？下 頁上 頁返 回圖7.4.4 終端開路線Zi 圖7.4.5 等效電容第第 七七 章章均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波寒假來臨，不少的高中畢業(yè)生和大學(xué)在校生都選擇去打工。準(zhǔn)備過一個充實而有意

17、義的寒假。但是，目前社會上寒假招工的陷阱很多4.終端為純電抗負(fù)載5.終端為電阻負(fù)載 終端(z=0)當(dāng) 當(dāng) 電流極值。特點：,全反射，駐波；終端非電壓、和電流的極值。特點:,行駐波，終端是電壓下 頁上 頁返 回第第 七七 章章均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波寒假來臨，不少的高中畢業(yè)生和大學(xué)在校生都選擇去打工。準(zhǔn)備過一個充實而有意義的寒假。但是，目前社會上寒假招工的陷阱很多7.5 無損耗均勻傳輸線的阻抗匹配當(dāng) ，即 時，線路匹配。1.ZL=R,接入 無損線可實現(xiàn)線路阻抗匹配，Impedance Matched of Lossless Transmission Line7.5.1 阻

18、抗變換器(Impedance Transformer)圖7.5.1 阻抗變換器下 頁上 頁返 回第第 七七 章章均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波寒假來臨，不少的高中畢業(yè)生和大學(xué)在校生都選擇去打工。準(zhǔn)備過一個充實而有意義的寒假。但是，目前社會上寒假招工的陷阱很多2.負(fù)載為任意阻抗 從終端沿線找到第一個電壓極值點 z0，此時 z0處的入端阻抗為圖7.5.2 阻抗變換器 接入 無損耗線，且 ，便可實現(xiàn)阻抗匹配。下 頁上 頁返 回第第 七七 章章均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波寒假來臨，不少的高中畢業(yè)生和大學(xué)在校生都選擇去打工。準(zhǔn)備過一個充實而有意義的寒假。但是，目前社

19、會上寒假招工的陷阱很多7.5.2 單短截線變換器(Stub Line Transformer)（純電抗）令 解得 l1，同時得到 B1，再令解得 l2，實現(xiàn)線路匹配。匹配條件思路選擇 l1 和 l2圖7.5.3 單短截線變換器下 頁上 頁返 回第第 七七 章章均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波寒假來臨，不少的高中畢業(yè)生和大學(xué)在校生都選擇去打工。準(zhǔn)備過一個充實而有意義的寒假。但是，目前社會上寒假招工的陷阱很多7.6 有損耗均勻傳輸線傳播常數(shù)電磁波可近似為 TEM 波，電壓、電流波動方程為 Loss Uniform Transmission Line7.6.1 有損耗均勻傳輸線的方程

20、及其解（Equation and Solution of Loss Uniform Transmission Line)下 頁上 頁返 回圖7.6.1 有損耗均勻傳輸線等效電路第第 七七 章章均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波寒假來臨，不少的高中畢業(yè)生和大學(xué)在校生都選擇去打工。準(zhǔn)備過一個充實而有意義的寒假。但是，目前社會上寒假招工的陷阱很多通解a）電壓、電流為減幅波，沿線能量衰減；特性阻抗（復(fù)數(shù)）傳播特性：下 頁上 頁返 回b）波速與頻率有關(guān)，為色散波，引起信號失真；c）特性阻抗為復(fù)數(shù)，難以實現(xiàn)阻抗匹配。第第 七七 章章均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波寒假來臨，不

21、少的高中畢業(yè)生和大學(xué)在校生都選擇去打工。準(zhǔn)備過一個充實而有意義的寒假。但是，目前社會上寒假招工的陷阱很多7.6.2 均勻傳輸線的參數(shù) (Uniform Transmission Lines Parameters)特性阻抗傳播常數(shù)結(jié)論：低損耗線可近似為無損耗線，傳播特性相似。振幅畸變；相位畸變信號失真下 頁上 頁返 回在低損耗傳輸線中第第 七七 章章均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波寒假來臨，不少的高中畢業(yè)生和大學(xué)在校生都選擇去打工。準(zhǔn)備過一個充實而有意義的寒假。但是，目前社會上寒假招工的陷阱很多7.6.3 無畸變傳輸線(Distortionless Transmission Line)1.采用無損耗或低損耗傳輸線2.采用滿足無畸變條件 的有損耗傳輸線兩種方法：無損耗線一定是無畸變線，無畸變線不一定是無損耗線。信號無畸變的條件是 a ,不是頻率的函數(shù)。此時上 頁返 回