双导体传输线TEM波传输系统

第 9章 双 导 体 传 输 线 TEM波 传 输 系 统 9.1引 言传 输 线 ： 能 够 引 导 电 磁 波 传 输 的 装 置 介 质 分 界 面 能 够 引 导 电 磁 波 的 传 播 ， 使 之 沿 分 界 面 传 播 。 利 用 金 属 良 导 体 而 不 用 介 质 作 为 传 输 装 置 是 因 为 .? 无 （ 尽 量 减 少 ） 折 射 ， 也 就 是 减 少 损 耗通 常 研 究 的 三 种 导 波 ：TE波 ： 横 电 波 ， E垂 直 于 波 的 传 播 方 向 ， H在 传 播 方 向 上 有 分 量 。TM波 ： 横 磁 波 ， H垂 直 于 波 的 传 播 方 向 ， E在 传 播 方 向 上 有 分 量TEM波 ： 横 电 磁 波 ， E和 H互 相 垂 直 ， 且 它 们 均 垂 直 于 波 的 传 播 方 向 。 通 常 TE、 TM波 在 单 导 体 的 波 导 中 传 播 ， 而 TEM波 在 双 导 体 传 输 系 统 中 传 播是 平 面 波不 是 平 面 波 9.2 TEM波 波 动 方 程 的 特 点 0 FCDB tBE tDJH 0222 tHH 0222 tEE 麦 克 斯 韦 方 程 无 源 波 动 方 程 2 2 2 22 2 2 0H H H k Hx y z 2 2 2 22 2 2 0E E E k Ex y z 22 22 0T HH k Hz 22 22 0T EE k Ez 2 2 2 0TH k H k H 2 2 2 0TE k E k E 2 0T H 2 0T E 沿 Z方向 传 播 假 设 在 极 长 的 两 根 传 输 线 之 间 建 立 一 个 静 态 场 9.2 TEM波 波 动 方 程 的 特 点 则 在 中 间 无 源 区 有 ： （ 推 导 过 程 在 P318,略 )若 再 加 上 相 同 的 边 界 条 件有 ： TEM波 的 电 场 在 横 截 面 的 分 布 规 律 和 静 电 场 在 该 截 面 的 分 布 规 律 完 全 一 样 TEM波 的 磁 场 在 横 截 面 的 分 布 规 律 和 恒 定 磁 场 在 该 截 面 的 分 布 规 律 完 全 一 样故 ： 凡 是 能 够 建 立 静 态 场 的 均 匀 传 输 系 统 一 定 能 够 传 输 TEM波 由 于 此 类 问 题 和 静 态 场 同 解 ， 故 可 以 用 电 压 电 流 取 代 电 场 磁 场 ， 用 “ 路 ”的 方 法 求 解 “ 场 ” 的 问 题2 0T H 2 0T E 9.4 双 线 传 输 线 II dZZUU dZZ0LdZ 0C dZ0C dZ I U 2 20 022 20 02U L C UzI L C Iz 00( )( )U Idz L dzz tI Udz C dzz t 00U ILz tI UCz t 简 谐 解 得 ( ) ( )0 0( ) ( )0 0( ) ( ) 0 00 0j t kz j t kzj t kz j t kzj t kz j t kzU U e U eI I e I ek kU e U eL L 9.4.4双 线 传 输 线 的 特 性 阻 抗 定 义 双 线 传 输 线 特 性 阻 抗 与 负 载 无 关 ， 只 与 传 输 媒 质 以 及 传 输 线的 形 状 及 材 质 有 关C U UZ I I 0 0 0 00 0C L L LUZ I k CL C 9.4.5双 线 传 输 线 的 输 入 阻 抗 定 义 双 线 传 输 线 in U U UZ I I I LL L cU U UI Z ZU UI I I Z ZLc LL CU L CU U U UZ ZZ ZR Z Z 输 入 阻 抗 和 末 端 负 载 有 关( ) ( )0 0( ) ( )0 01 ( )tantan j t kz j t kzin j t kz j t kz CL CC C LU e U eUZ I U e U eZZ jZ klZ Z jZ kl 9.4.7不 同 负 载 条 件 下 传 输 线 段 的性 质 及 其 应 用 1 终 端 短 路 时 （ ZL=0） 2 终 端 开 路 时 （ ZL= ） tan tantanL Cin C C C LZ jZ klZ Z jZ klZ jZ kl tan cottanL Cin C CC LZ jZ klZ Z jZ klZ jZ kl 9.4.7不 同 负 载 条 件 下 传 输 线 段 的性 质 及 其 应 用 1 终 端 短 路 时 （ ZL=0） 2 终 端 开 路 时 （ ZL= ） 3可 以 用 短 截 线 实 现 电 感 、 电 容 、 串 联 谐 振 电 路 、 并联 谐 振 电 路 。 tanin CZ jZ kl cotin CZ jZ kl 作 业 9.9 已 知 一 段 无 损 传 输 线 ， ZC 500， 当 终 端 短 路 时 测 得始 端 感 抗 Zin 250， 求 传 输 线 的 最 小 长 度 。 解 tan tantan L Cin C CC LZ jZ klZ Z jZ klZ jZ kl ZC 500Zin 250ZL=0 kl2k L