第08章 电磁波的传播及辐射

1、电磁场与电磁波第八章第八章 电磁波的传播与辐射电磁波的传播与辐射前言前言 导行波系统即微波传输线dD2a2b(a)(b) 平行双线传输线 同轴线传输线方程及其解传输线方程及其解 传输线等效 一般将截面尺寸、 形状、 媒质分布、 材料及边界条件均不变的导波系统称为规则导波系统，又称为均匀传输线。(b)(a) 当高频电流通过传输线时， 导线将产生热耗， 这表明导线具有分布电阻分布电阻； 由于导线间绝缘不完善而存在漏电流， 这表明沿线各处有分布电导分布电导； 电流通过导线， 在周围产生磁场， 即导线存在分布电感分布电感； 两导线间存在电压， 其间有电场， 则导线间存在分分布电容布电容。 这四个分布元

2、件可分别用单位长分布电阻R0、 单位长分布漏电导G0、 单位长分布电感L0和单位长分布电容C0来描述。其等效电路如下图： ZgEgZlzzz zzl0(a)Rz(b)GzCzu(z z, t)u(z, t)zLzi(z, t)i(z z, t) 方程：有耗情况下TEM波传输线基本方程UGCjdzdIIRLjdzdU)()(0000 此方程组可进一步转化为：UdzGCjdIIdzRLjdU)()(0000R0、L0、G0、C0即为传输线的分布参数，对于均匀传输线，它们是常数 方程的解 0011221122IYZdzIdUYZdzUd001001CjGYLjRZ其中：且112YZ:00222222

3、IdzIdUdzUd 均匀传输线波动方程)(10zzzzeAeAZIeAeAU 解得：00000RjLZGjC传输线的特性阻抗AA ,由边界条件决定 （1）若已知终端电压U2、电流I2，lz时：)(1022lllleAeAZIeAeAU可解得：lleZIUAeZIUA22022022 （2）若已知始端电压电流，且0z时：10212)(1IAAZIUAAU22011011ZIUAZIUA解得：110110( )()()( )()()U zU chzI Z shzUI zI chzshzZ传输线上任一点处的电压和电流为：传输线上波的传输特性参数传输线上波的传输特性参数 特性阻抗00000Rj LZ

4、Gj C 等效阻抗（输入阻抗）)(tan)(tan)(000zjZZzjZZZzZLLin不考虑振幅衰减时： 传播常数jCjGLjR）（0000 反射系数22022020202( )( )( )LzzjLLLLzzinLzinU zU eU eZZUeUZZZzZU eUzzeUzZzZU e （ ）（ ）（ ）0inLZZZ，100LZ500Z三者之间的关系:100LZ0Z50inZ500Z)(tan)(tan)(000zjZZzjZZZzZLLin或利用：确定z大小，即增加多长的传输线例题：求解图示分布参数电路的输入阻抗（传输线无损耗，即幅度衰减为0）。4/0ZinZ02ZZL)(tan)

5、(tan)(000zjZZzjZZZzZLLin解：2)4(tan24242020ZZZZzzzLin，则：故，时，zo传输线工作状态 行波 驻波 混合波 取决于传输线上有无反射波存在1，行波状态（匹配）00，LLZZ)cos()(Re),()cos()(Re),()()(222222222222ztIezItziztUezUtzueIeIeIeIzIeUeUeUeUzUtjtjzjzzzzjzzz无耗传输线：电压、电流振幅恒定； 电压、电流无相位差； 各点输入阻抗等于特性阻抗，且等于负载。2，驻波状态（不匹配，全反射）1L)cos()cos()(Re),()sin()sin(2)(Re),(2222tzIezItzitzUezUtzutjtj无损耗传输线：任意t，电压和电流波形的波腹点和波节点位置固定； 电压和电流在时间相位有90度相差； 电压和电流在空间相位错开4分之1波长； 没有功率传输。3，混和波状态（非全反射）驻波比：行波系数：SL1 , 10混合波状态时：SIIUUKLL111maxminmaxminLLLLIIUUUUS11)1 ()1 (minmax22minmax例题：求解图示分布参数电路的驻波比及反射系数（传输