第18章 均匀传输线
第18章 均匀传输线
11.1 分布
参数电路
的概念
11.2 均匀传输
线的正弦稳态
响应的方程式
11.3 均匀传输
线上的波和
传播特性11.4 终端接有负载的传输线
11.1 分布参数电路的概念 前10章讨论的均为由集总参数元件组成的电路。集总参数电路中各元件量值的大小均可用具体的数值表述，且各元件之间采用无阻、无感的理想导线连接，能量的消耗和存储只在元件上发生。
即本章讨论的均匀传输线，不能用上述集总参数描述其特征，必须采用分布参数对电路进行分析。
11.1.1 分布参数电路
必须考虑电路元件参数的分布性的电路称为分布参数电路。所为参数的分布性，是指电路中同一瞬间相邻两点的电位和电流都不相同，即电路中电压和电流不仅是时间的函数，还是空间坐标的函数。
分布参数电路举例1. 无线电通信技术领域，电波的发射机与天线，接收机与天线连接所用电缆；
2. 计算机与自动控制系统中使用的电缆有时也要作为分布参数处理；
3. 长达几百公里的输电线路（如架空线）；
4. 高速集成电路的分析与设计；
传输线效应
当波长和电路尺寸处于同一数量级时，信号的传输具有电磁波的性质，经过传输将会受到一定程度的退化和变质，如出现延时、畸变、回波、串音、散射等消极现象时，均为传输线效应。
传输线效应是制约高速集成电路发展的重要因素。（集成电路的特征尺寸是0.25~0.01µm ）。
判别电路是否为分布参数电路，取决于电路本身的最大线尺寸和电路内电流(或电压)波长λ间的关系。当λ≥100l 时 ，电路可视为集总参数电路；否则，需看作分布参数电路。在电力系统中，远距离的高压电力传输线即是典型的分布参数电路 ，虽然其工作频率也是工频50赫，但由于传输距离很长，与线上电流、电压波长6000千米相比较，输电线路长度达几百甚至几千千米，与波长相近。电子技术中的通信系统，其发射天线等的实际尺寸虽然不是太长，但发射信号频率高、波长短 ，也应作分布参数电路处理。 11.1.2 分布参数电路的分析方法 分布参数电路我们同样采用电路理论进行分析。其方法是将传输线分为无限多个无穷小尺寸的集总参数单元电路，每个单元电路均遵循电路的基本规律，然后将各个单元电路级联，去逼近真实情况，所以各单元电路的电压和电流既是时间的函数，又是距离的函数。
11.2 均匀传输线的正弦稳态响应方程式 常用的传输线是平行双导线和同轴电缆，平行双导线由两条直径相同、彼此平行布放的导线组成；同轴电缆由两个同心圆柱导体组成。这样的传输线在一段长度内，可以认为其参数处处相同，故可称为均匀传输线。 均匀传输线的原始参数是用每单位长度的电路参数来表示的，即单位长度线段上的电阻(包括来回线) ，单位长度线段上的电感，单位长度线段的两导体间的漏电容，单位长度线段两导体间的电容。当工作波形为电场、磁场和传输方向三者互相垂直的电磁波在均匀传输线中传播时，其电阻、电感和电容在很宽的频率范围内是不变的，这种情况下传输线输入正弦信号时，传输线上各点的电压、电流都将按正弦规律变化。因此可认为：这种条件下的传输线上任一点的信号是距离的函数。11.2.1 均匀传输线的微分方程
在这种情况下，传输线上电压和电流有效值的分布都是由始端到终端沿一条衰减曲线上下摆动。随着时间t 的增长，电压和电流的波形并不沿x 方向移动，而是上下摆动，此种波形称为驻波。由于驻波上存在反射波，故传输线上某些地方入射波与反射波相位接近同相，该处的有效值较大，其极大值处称为波腹；在传输线上的另一些地方，入射波与反射波接近反相，该处的有效值较小，其极小值处称为波节。
由于ν=α+j β，衰减系数α使传输线上电压和电流由
始端到终端逐渐衰减，相移常数使电压和电流上下摆动，当入射波和反射波同相时电压出现波腹，电流出现波节，当入射波和反射波反相时电压出现波节，电流出现波腹。越靠近始端，反射波幅度越小，传输线上电压 （或电流）的波腹与波节之差越小。