(完整版)第一讲传输线基本理论

传输线的等效电路
• 将z方向的传输线分解成无限多个z段传输线 的级联，每一z段传输线用LC网络等效。
• R,G,L,C分布电路参数，沿传输线均匀分布。
……
（a）
…… ……
（b）
…… ……
（c）
……
例：平行双导线、同轴线的等效电路参数
单位长度传输线等效电路参数 R'、G'、L'、C'的具体数值取决于传输 线构成材料的物理性质（主要是电磁特性）、几何结构与形状。有关
• 常用的传输线：平行双导线、同轴线、微带线等， 其特征是横向尺寸比波长小得多，纵向尺寸比波长 长是多或至少与波长可比拟。
• 场分布：共同点是电磁场都在横截面内，称为横电 磁模(TEM)。
传输线
传输线相当于电路中一个二端口网络，一端为输入端 （信号源），另一端为输出端（负载）。 本书只讨论时谐波的情况。
S/m
2
C'
lnb / a
lnd / 2a d / 2a2 1
F/m
说明： 对于同轴线：2b—外导体内直径，2a—内导体外径 对于平行双导线 2a—导线直径，d—两导线中心间距
、、属于填充介质的量， Rs fc / c ，c、c 属于导体的量
本章提要
• 2.1 传输线的等效电路模型，传输线基本方 程和其解;
• 2.2 描述传输线的特征量及其沿线的变换; • 2.3 传输线的传输功率和效率; • 2.4和2.5 传输线圆图和其应用（圆图是微
波技术发展史上的里程碑之一） • 2.6 阻抗匹配 • 2.7和2.8 不要求
常用传输线及其场结构
第一讲
传输线基本理论 1. 传输线
概述
传输线理论可看成是电路理论的拓展。 电路理论的基本假设之一：不考虑导线的几何结构， 线上电压和电流处处相等。 传输线理论：导线长度与波长可比拟，线上电压、电 流随线长变化。
传输线理论的应用： 平行双导线、同轴线、微带线、柱形金属波导、平
面光波导、光纤等
研究电磁场与电磁波一般问题的方法： 物理类：以场论分析为主 电子电气工程类：以传输线分析方法为主
平行双导线、同轴线的等效电路参数计算公式列于表 2-1。
表 2-1 平行双导线、同轴线的等效电路参数 R'、G'、L'和 C'
参数
wk.baidu.com
同轴线
平行双导线
单位
R'
Rs 1 1
2 a b
Rs
a
/m
L'
lnb / a
2
ln
d
/
2a
d / 2a2 1
H/m
2
G'
lnb / a
lnd / 2a d / 2a2 1
/t0 或研究对象线度比波长小得多
• 如果把长度为l的传输线分成N段，只要每段长度 l<<，那末在l长度内，基尔霍夫定理可以适用
……
（a）
…… ……
（b）
……
dz长度的传输线
• 串联电阻R: 电导率有限，发热－欧姆损耗 • 并联电导G: 导体间绝缘不好，漏电损耗 • 串联电感L: 导体间有磁场，有磁场能 • 并联电容C: 导体间有电场，有电场能
传输线上的电压电流
• 传输线即使无损耗， 由于其纵向线度至 少可与波长比拟， 即l 或l >> ， 纵方向电压V、电 流I不再处处相等， 而是纵向位置z的函 数，即
V = V(z)
I = I(z)
V(z),I(z) vs. ZL
用基尔霍夫定理分析传输线
• 电路原理中基尔霍夫定理V＝0，I＝0。 • 基尔霍夫定理的适用范围：