均匀传输线Matlab仿真分析毕业论文.docx
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中国计量学院
本科毕业设计(论文)
均匀传输线Matlab仿真分析
TheSimulationAnalysisofUniformTransmissionLinesforMatlab
郑 重 声 明
本人呈交的毕业设计论文,是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,所有数据、图片资料真实可靠。
尽我所知,除文中已经注明引用的内容外,本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。
对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体,均已在文中以明确的方式标明。
本学位论文的知识产权归属于培养单位。
学生签名:
日期:
分类号:
TN015 密 级:
公开
UDC:
654 学校代码:
10356
中国计量学院
本科毕业设计(论文)
均匀传输线Matlab仿真分析
TheSimulationAnalysisofUniformTransmissionLinesforMatlab
作 者 学 号
申请学位 工学学士 指导教师
学科专业 通信工程 培养单位 中国计量学院
答辩委员会主席李君 评阅人 周小微
2012 年 5 月
致 谢
四年的大学生活即将结束,值此论文完成之际,我要向在我大学生涯中指导、关心和帮助过我的老师、同学和朋友表示最诚挚的感谢!
我首先要感谢通信专业的老师们的悉心指导和严格要求。
专业课老师工作上的踏实严谨、周到细致的作风和在学业上对我的谆谆教诲和悉心指导给我留下了深刻的印象,让我获益终生!
感谢所有对本文提出过宝贵意见和对本文进行评阅的专家、老师们。
最后,感谢所有帮助过我的朋友、同学以及老师,是你们的支持让我拥有了一个美好的大学生活。
均匀传输线Matlab仿真分析
摘要:
随着科学技术的飞速发展,微波技术被广泛应用于工业,农业,生物医学,军事,气象探测,遥感遥测,交通管制以及各种通信业务中,学科之间的相互渗透不断加剧,在其他学科中应用微波理论和技术进一步深入研究的范例不断增多。
传输线作为传输电磁波的导波系统,对电磁波的传输性能直接关系到电磁波信息能量的传送,越来越受到人们的重视,成为了很有意义的研究对象。
但是电磁波在传输线的传播比较抽象,有必要对其进行形象化、直观化研究。
TEM波场对应于电场有一电压波,对应于磁场有一电流波。
本次毕业设计针对常用的均匀有耗和无耗传输线,运用分布参数电路法,建立传输线等效电路,即
“化场为路”,学习了传输线方程及其解,得出:
传输线的电压、电流具有波的形式,由向负载方向传输的入射波和向波源传输的反射波,这两列波叠加。
并且对这一特
性进行了Matlab仿真,在代码中通过改变负载阻抗的大小使均匀传输线分别工作在行波状态,驻波状态和行驻波状态,观察并验证电压(电场)和电流(磁场)特性,仿真结果与理论很吻合。
有助于对传输线特性的进一步理解。
关键词:
传输线;电压;电流;Matlab仿真.
中图分类号:
TN015
II
Thesimulationanalysisofuniformtransmissionlinesformatlab
Abstract:
Alongwiththerapiddevelopmentofscienceandtechnology,Microwavetechnologyiswidelyusedinindustry,Agriculture,biologicalmedicine,military,meteorologicalobservation,remotesensingtelemetry,TrafficcontrolandAllkindsofcommunicationinbusiness,Themutualinfiltrationbetweensubjectsincreasing,Inotherdisciplinesapplicationofmicrowavetheoryandtechnologyofthefurtherresearchparadigmhasincreased.Transmissionlinesastheelectromagneticwavetransmissionwaveguidesystem,Totheelectromagneticwavetransmissionperformancedirectlyrelatedtoinformationtransmissionofelectromagneticwaveenergy.Soalsogetmoreandmoreattention,andbecameverymeaningfulresearchobject.astheelectromagneticwave
transmitisabstract,itisnecessarytostudyandmakeitmoreeasytounderstand.
TEMwavefieldcorrespondingtotheelectricfieldhasavoltagewave,correspondingtothemagneticfieldhasacurrentwave.Thegraduationdesignaccordingtothecommonlyusedevenlossyandnolossytransmissionline,Usingthedistributionparametersofcircuit,Establishtheequivalentcircuittransmissionline,Explorethetransmissionlineequationandthesolution,Draw:
Thetransmissionlinevoltage,currenthastheformofwaves,Thedirectionoftransmissionbytoloadtheincidentwaveandthereflectedwavetransmissiontothewaves,Thetwocolumnswavestack.AndsimulatethecharacteristicsoftheTransmissionlineswithMatlab.InthecodeBychangingthesizeoftheloadimpedanceuniformtransmissionlinestomakeitworkatTravelingwavestate,standingwavestateandlinestandingwavestate.Observeandtestvoltage(electricfield)andcurrent(magneticfield)properties,Thesimulationresultwiththetheoreticalisconsistent,Whichhelpfurtherunderstandingofthecharacteristicsoftransmissionlines.
Keywords:
Transmissionline;Voltage;Current;Matlab;Simulation
Classification:
TN015
.
目次
摘要 I
ABSTRACT II
目次 III
1绪论 1
1.1研究背景及现状 1
1.2研究内容 2
1.3论文组织 2
2理论知识 4
2.1分布参数 4
2.2特性参量 5
2.3传输线方程及其解 6
2.4传输线工作参量 9
2.5传输线工作状态分析 8
3MATLAB软件简介 10
3.1软件总述 10
3.2图形用户界面 11
4解决方案 13
4.1具体实施方案概述 14
4.2程序设计框图 15
4.3各子程序功能 17
5 总结 29
参考文献 30
附录A 32
学位论文数据集 40
III
中国计量学院本科毕业设计(论文)
1绪论
1.1研究背景及现状
近几年来随着电子科技的飞速发展,信息技术在国民经济和国防科技各个领域的得到了广泛得应用,作为信息物理层载体的各种微波与高速电路,也有较大发展。
微波电路已经从最初的体积笨重、制造工艺和调试过程复杂,可靠性差的基于波导或硬同轴线的结构形式,发展到以金属微带线作为传输线和连接线的微波集成电路和单片微波集成电路,其集成度,可靠度和性能都大为提高,成本也大大降低[1]。
时变的电场产生时变磁场,时变磁场又产生时变电场,如此进行下去,变化着的电场能和磁场能传播开去就形成了电磁波。
导波是在含有不同媒质边界的空间传播的电磁波,而这样的边界装置就是导波系统,它用来束缚和引导电磁波传播。
低频时,导线的长度以及导线间的距离相对电磁波的波长来说很小,两导线产生的电流反向,在空间产生的磁场相互抵消,所以没有辐射损耗。
但当频率增大,导线的长度以及两线间的距离与波长相当时,两导线的电流在空间建立的场不会相消,会产生辐射。
导线的电阻损耗也增大。
为了减小双导线的辐射和电阻损耗,采用改进型的平行双导线。
线径比较大,线间距较小,可用于米波频率;频率继续增大,为避免辐射并进一步减小电阻损耗,有了同轴线的应用,用于分米波和厘米波;到了毫米波波段时,同轴线横向尺寸变小,内导体损耗很大,功率容量下降。
理论和实践证明,可以去掉其内导体而做成空心单导体导波系统即柱面金属波导,主要用于厘米波和毫米波;频率再升高,发展了新的导波系统:
介质波导。
比如带状线、微带线等。
一般来讲,凡是能够导引电磁波沿一定方向传输的导行波系统都称为传输线,对传输线的一般要求:
损耗小,工作频带宽,功率容量大,传输效率高,尺寸小,成本低。
用的
最多的传输线形式是上述提到的同轴线,矩形波导,圆波导,带状线和微带线[2]。
严格来讲,传输线是以TEM导模的方式传输电磁波的导行系统。
不过,各种传输TE模和TM模或其混合模式的波导中的电磁波沿纵向传播方向的分布规律与TEM横纵向传播方向分布规律相似,所以均可看成广义传输线,也可以用等效传输线观点分析[3]。
针对均匀传输线的研究,主要有关于均匀传输线方程的解的研究以及传输线在有耗和无耗两种情况下特性的研究。
如分别从时域和复频域两方面对传输线方程的求解方法进行的探讨[4];利用数学物理方程,分析并讨论了高频传输线中分布参数电路的特性及过渡过程。
对均匀传输线分布参数电路的讨论,阐述了低频与高频的不同分析方法[5];传输线因为终端所接负载的不同,工作状态也会不一样,有行波,驻波,行驻波状态。
反射
62
情况不同,对理想传输线上的稳恒电振荡进行分析,结论是1/4波长无耗传输线某一端接交流电源,另一端开路则输入阻抗为零;反之若另一端短路,则输入阻抗为无穷大[6];造成传输线上信号的衰减失真的原因有很多,其中[7]对因衰减常数和非线性相位常数引起的信号衰减,运用傅里叶展开和MATLAB软件作了详细的分析;文献[8][9
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- 均匀 传输线 Matlab 仿真 分析 毕业论文