【正文】 電壓和電流 。 2022/2/16 10 均勻?qū)Рㄏ到y(tǒng)等效為長(zhǎng)線 等效傳輸線理論 等效傳輸線 建立在等效電壓、 等效電流和等效特性阻抗基礎(chǔ)上的傳輸線稱為等效傳輸線。 等效原則 保持傳輸功率不變，并且 歸一后的電壓和電流也保持功率不變。 等效電壓和等效電流共軛乘積的實(shí)部應(yīng)等于平均傳輸功率 。 入射波電壓和入射波電流的比值為傳輸線特征阻抗 ，一般歸一為 1。 Uk(z)、 Ik(z)：一維標(biāo)量函數(shù) , 反映了橫向電磁場(chǎng)各模式沿傳播方向的變化規(guī)律，稱為 模式等效電壓 和 模式等效電流 。 【 解 】 模式等效電壓、等效電流為： 確定 A1： 模式橫向分布函數(shù)滿足： 唯一確定了 TE10模的等效電壓和等效電流： 此時(shí)波導(dǎo)任意點(diǎn)處的傳輸功率為： )()(s i n 1010 zUxeeaxEE zjy ?? ? ??1010 10s i n ( ) ( )jzxTEExH e h x I zZa?? ?? ? ?200TE )a2/(1/Z10 ?????zjeAZU ???1)( 1()jzeAIz eZ ???10TEe ZabZ?axAExe ?s in)(11010 ?axZZAExhTEe ?s i n)(1011010 ??121021210 ?abZZAETEe101 E2bA ?zjeEbzU ??? 102)(1010() 2 jzTEaEI z eZ ???zjeAZU ??? 1)(1() jzeAI z eZ???10TEe ZabZ ?2022/2/16 15 均勻?qū)Рㄏ到y(tǒng)等效為長(zhǎng)線 2TEa21Z10??????????????電壓、電流和阻抗的歸一化 為什么要?dú)w一化？ ? 歸一化模式電壓和電流不能完全代表傳輸線上的電壓和電流。 ? 波阻抗不同于特性阻抗，所以只憑波阻抗不能正確反映傳輸線的工作狀況。 需要 定義新的行波電壓和電流 ，使其比值為傳輸線的特性阻抗，而定義的總電壓和總電流之比則為傳輸線的輸入阻抗。 ?由于每個(gè)模式的功率不受其它模式的影響、而且各模式的傳播常數(shù)也各不相同，因此每一個(gè)模式可用一獨(dú)立的等效傳輸線來(lái)表示。 ?每根傳輸線只傳輸一個(gè)模式，其特性阻抗及傳播常數(shù)各不相同。因此 高次模的場(chǎng) 只存在于不均勻區(qū)域附近、 是局部場(chǎng) 。 ?通常把參考面選在這些地方，從而將不均勻性問(wèn)題化為等效網(wǎng)絡(luò)來(lái)處理。 2022/2/16 19 不均勻性等效為微波網(wǎng)絡(luò) 2022/2/16 20 不均勻性等效為微波網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)參考面的選擇 單模傳輸時(shí)，參考面的位置盡量遠(yuǎn)離不連續(xù)性區(qū)域。 ?參考面上的電壓和電流有明確的意義 網(wǎng)絡(luò)參考面選定后 ? 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)唯一確定 單模傳輸，外接傳輸線的路數(shù) 等于 參考面數(shù)目。 微波網(wǎng)絡(luò)的邊界：理想導(dǎo)體和網(wǎng)絡(luò)參考面。說(shuō)明網(wǎng)絡(luò)的電壓和電流關(guān)系被確定。 微波結(jié)的不均勻區(qū)對(duì)微波傳輸系統(tǒng)的影響是引起 輸入端口導(dǎo)波系統(tǒng)內(nèi)的反射波 和 輸出端口導(dǎo)波系統(tǒng)中的出射波 。 ? 端口的導(dǎo)波系統(tǒng)等效為長(zhǎng)線。 2022/2/16 23 不均勻性等效為微波網(wǎng)絡(luò) 化場(chǎng)為路時(shí)需注意 用微波等效網(wǎng)絡(luò)代替微波結(jié)， 只能給出微波結(jié)的外特性 （各參考面外的出射波與入射波的關(guān)系），不能直接反映不均勻區(qū)內(nèi)部和近區(qū)的場(chǎng)分布情況。 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)端口上連接的導(dǎo)波系統(tǒng)其等效傳輸線的等效特性阻抗值兩種取法，對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)分為： ? 未歸一化網(wǎng)絡(luò)： Ze=Zw，各端口上的電壓、電流為未歸一化量。 2022/2/16 24 單口網(wǎng)絡(luò) 單口網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成 當(dāng)一段規(guī)則傳輸線端接其它微波元件時(shí)，在連接端面引起不連續(xù)、產(chǎn)生反射。 把參考面 T以右部分作為一個(gè)微波網(wǎng)絡(luò)，把傳輸線作為該網(wǎng)絡(luò)的輸入端面，這樣就構(gòu)成了單口網(wǎng)絡(luò)。 各個(gè)參考面上的模式電壓和模式電流之間的關(guān)系的方程是線性方程組。 二端口微波網(wǎng)絡(luò)的特性參量 反映參考面上電壓與電流之間關(guān)系的參量 [Z] [Y] 反映參考面上入射波電壓與反射波電壓之間關(guān)系的參量 [S] [T] 2022/2/16 28 阻抗矩陣 未歸一化阻抗網(wǎng)絡(luò)的特性參量 用 T1和 T2兩個(gè)參考面上的電流表示電壓： 1 1 1 1 1 2 22 2 1 1 2 2 2U Z I Z IU Z I Z I???? ???? ? ? ?? ?U Z I?21111 0IUZI ?? 12222 0IUZI ?? 11122 0IUZI ?? 22211 0IUZI ?? 2022/2/16 29 阻抗矩陣 歸一化阻抗網(wǎng)絡(luò)的特性參量 把各參考面上的電壓電流對(duì)所接傳輸線的特性阻抗歸一化。 阻抗矩陣 2022/2/16 31 未歸一化導(dǎo)納導(dǎo)納的特性參量 用 T1和 T2兩參考面的電壓表示兩參考面上的電流： 1 1 1 1 1 2 22 2 1 1 2 2 2I Y U Y UI Y U Y U???? ???? ? ? ?? ?I Y U?21111 0UIYU ?? 11122 0UIYU ?? 22211 0UIYU ?? 12222 0UIYU ??導(dǎo)納矩陣 2022/2/16 32 歸一化導(dǎo)納網(wǎng)絡(luò)的特性參量 用 T1和 T2兩參考面的電壓表示兩參考面上的電流： ? ? ? ?? ?uyi ?2e222e221e111e11YUuY/IiYUuY/Ii????，? ??????????22221212112111////eeeeeeYYYYYYYYYYy導(dǎo)納矩陣 2022/2/16 33 阻抗參量與導(dǎo)納參量的關(guān)系 例 ，由于 [Z]的逆矩陣不存在，因此沒(méi)有導(dǎo)納矩陣。 LU 1I 1U 2I 221111 01UIYU j L????112122201.UIIYU I j L j L???? ?? ? ?2 2 1 11YYjL???221211101UIIYU I j L j L???? ?? ? ??1111j L j LYj L j L??????????????????? 0Y ?不存在阻抗矩陣 導(dǎo)納矩陣 例 2022/2/16 35 求如圖所示雙端口網(wǎng)絡(luò)的［ Z］矩陣和［ Y］矩陣。 矩陣元素需要在