《电磁场》课程教学课件（讲稿）第七章 均匀传输线中的导行电磁波 Guided Electromagnetic Wave in Uniform Transmission Line

第七均匀传输线中的导行电磁波第七章均匀传输线中的导行电磁波Guided Electromagnetic Wave in Uniform Transmission Line序无损耗均匀传输线方程无损耗均匀传输线的传播特性无损耗传输线中波的反射和透射无损耗传输线的入端阻抗韩无损耗均匀传输线的阻抗匹配有损耗均匀传输线返回下页

第 七 章 均匀传输线中的导行电磁波 Guided Electromagnetic Wave in Uniform Transmission Line 第七章 均匀传输线中的导行电磁波 有损耗均匀传输线 无损耗均匀传输线的阻抗匹配 无损耗传输线的入端阻抗 无损耗传输线中波的反射和透射 无损耗均匀传输线的传播特性 无损耗均匀传输线方程 序 返 回 下 页

第七均传输线中的导行电磁波7.0序Introduction传输线种类：平行双线、同轴电缆、平行板传输线、金属波导和介质波导等。，传输线作用：引导电磁波，将能量或信息定向地从一点传输到另一点。，分布参数电路：当实际电路尺寸与工作波长接近时的电路模型图7.0.1分布参数等效电路返回上页下页

第 七 章 均匀传输线中的导行电磁波 7.0 序 Introduction 分布参数电路：当实际电路尺寸与工作波长接近 时的电路模型。 传输线作用：引导电磁波，将能量或信息定向地 从一点传输到另一点。 传输线种类：平行双线 、同轴电缆 、平行板传 输线、金属波导和介质波导等。 返 回 上 页 下 页 图7.0.1 分布参数等效电路

均匀传输线中的导行电磁波第七均匀传输线：传输线的材料及其物理参数相同，几何尺寸相同，沿传输线周围的媒质相同无损耗均匀传输线：构成传输线的导体是理想导体，线间介质为理想介质TEM波：波传播的方向上无电场和磁场的分量。本章要求：熟练掌握均匀传输线的稳态分析方法；并灵活应用其方法，深刻理解电压波和电流波的传播特性（行波、驻波、匹配等）；掌握有损耗传输线的无畸变条件。返回上页下页

第 七 章 均匀传输线中的导行电磁波 均匀传输线：传输线的材料及其物理参数相同， 几何尺寸相同，沿传输线周围的媒质相同。 TEM 波：波传播的方向上无电场和磁场的分量。 本章要求： 熟练掌握均匀传输线的稳态分析方法；并灵活应 用其方法 ，深刻理解电压波和电流波的传播特性 ( 行 波、驻波、匹配等 ) ；掌握有损耗传输线的无畸变条 件。 返 回 上 页 下 页 无损耗均匀传输线:构成传输线的导体是理想导体, 线间介质为理想介质

第七均匀传输线中的导行电磁波7.1无损耗均匀传输线方程(Lossless Uniform Transmission Line Equation)7.1.1无损耗均匀传输线上的TEM波对理想导体组成的二线均匀传输线d=+忽略两线间的辐射dL?L1除了负载吸收的能量外，别无其他形式的能量损耗可以认为电源提供的能量全部由电磁波传递给了负载

第 七 章 均匀传输线中的导行电磁波 7.1 无损耗均匀传输线方程 (Lossless Uniform Transmission Line Equation) 7.1.1无损耗均匀传输线上的TEM波 对理想导体组成的二线均匀传输线, d L (忽略两线间的辐射) 除了负载吸收的能量外,别无其他形式的能量损耗, 可以认为电源提供的能量全部由电磁波传递给了负载. I

第七重均匀传输线中的导行电磁波设由两根平行理想导体构成的二线均匀传输线沿z轴放置其中通有轴向（z轴）电流首先研究动态位，用动态位来描述传输线周围的电磁场A= A.(x,y,z,t)i =j (x,y,z,t)动态矢位A只有z分量，因为电流只有轴向分量P159 4-4414, . 14, = 0由B=N'Aβ B.E, =0理想导体内部无场强（理想导体内部无电场，分界面电场切向连续可得传输线周围电场无Z分量）Elt=E2t

第 七 章 均匀传输线中的导行电磁波 设由两根平行理想导体构成的二线均匀传输线沿z轴放置, 其中通有轴向(z轴)电流. 首先研究动态位,用动态位来描述传输线周围的电磁场. 动态矢位A只有z分量,因为电流只有轴向分量. 由 理想导体内部无场强 (理想导体内部无电场,分界面电场切向连续可得传输线周围电场无 Z分量) E1t=E2t P159 4-44

第七均匀传输线中的导行电磁波结论：无损耗二线均匀传输线周围理想介质中的电磁波只有横向分量.TEM波考虑除了传输线外周围理想介质为无源区.结合时变场中动态位满足的达朗贝尔方程.有：NA - meN'A- memN@- meN@- me

第 七 章 均匀传输线中的导行电磁波 结论: 无损耗二线均匀传输线周围理想介质中的电磁波 只有横向分量.TEM波 考虑除了传输线外周围理想介质为无源区.结合时变场中动态 位满足的达朗贝尔方程.有:

均匀传输线中的导行电磁波鄂若令N2则V22p156142e得根据电场和动态位之间的关系E=-Ni-分量E, =- H(3)0-1而E,=0

第 七 章 均匀传输线中的导行电磁波 若令 则 ? ? 根据电场和动态位之间的关系 得 ⑴ ⑵ (3) p156 分量

第七均匀传输线中的导行电磁波A(3)0p157由洛仑兹条件知：Vi14NxA+me=0=0p动态失位A只有z分量新TA由（4）(3)式消去)由(4)(3)式消去A竹j1meZ

第 七 章 均匀传输线中的导行电磁波 由洛仑兹条件知: 由(4)(3)式消去 由(4)(3)式消去 (4) p157 动态矢位A只有z分量 (3)

第七均匀传输线中的导行电磁波则（1）（2）式达朗贝尔方程变为N?A, =0(5)N,j =0与时间无关，表明上述两式与静态场的位函数满足相同的方程。由于同一系统中，满足相同的边界条件，所以TEM波的电磁场在传输线横截面内的分布与静态场的分布安全一样.xoy面

第 七 章 均匀传输线中的导行电磁波 则(1)(2)式达朗贝尔方程变为 与时间无关,表明上述两式与静态场的位函数满足相同 的方程. 由于同一系统中,满足相同的边界条件,所以TEM波的电 磁场在传输线横截面内的分布与静态场的分布安全一 样. (5) xoy面

第七均匀传输线中的导行电磁波7.1.2无损耗均匀传输线方程通过将传输线系统的电压与电场，电流与磁场联系起来，可以得到用电压和电流表示的传输线方程，即不去论及电场与磁场，而把电路中的电压与电流及阻抗等概念引入传输线问题依据TEM波的电磁场在传输线横截面内的分布与静态场的分布安全一样.因此静态场中的方程仍适用N' E(z,t)=0p E(z,t)=-Nj (z,t)表明在给定z值的任意平面内，导线1和导线2之间的电压为：u(z,t)= E(z,t) xdl =-Nj (z,t) xdl=j 2(z,t)-ji(z,t)

第 七 章 均匀传输线中的导行电磁波 7.1.2无损耗均匀传输线方程 通过将传输线系统的电压与电场,电流与磁场联系起来,可以得 到用电压和电流表示的传输线方程,即不去论及电场与磁场,而把电 路中的电压与电流及阻抗等概念引入传输线问题. 依据TEM波的电磁场在传输线横截面内的分布与静态场的分 布安全一样.因此静态场中的方程仍适用: 表明在给定z值的任意平面内,导线1和导线2之间的电压为: