1、电压模式:电压模式用于测量电路中的电压,可以测量交流电压和直流电压。在电压模式下,万用表需要与电路中的电压源并联,以测量电路中的电压值。
2、电流模式:电流模式用于测量电路中的电流,可以测量交流电流和直流电流。在电流模式下,万用表需要与电路中的电流源串联,以测量电路中的电流值。
3、电阻模式:电阻模式用于测量电路中的电阻值,可以测量电路中的各种电阻器、电线等元件的电阻值。在电阻模式下,万用表需要将测量引线接在待测元件的两端,以测量其电阻值。
4、频率模式:频率模式用于测量电路中的频率值,可以测量交流电路中的频率值。在频率模式下,万用表需要将测量引线接在待测电路中的信号源上,以测量其频率值。
传输线的横向与纵向问题
调节方式。模拟输出电压模式是指电源在工作时输出电压的调节方式。通常电源的硬件电路可以通过内部的电压参考电路或调节元件来维持输出稳定的电压水平。模拟输出电压模式下,输出电压的调节方式是通过对误差信号进行放大和采样,将放大和采样后的信号送入反馈回路,进而调整电源内部的调节元件来控制输出电压的稳定性。
前面的传输线理论是基于双导线的定性模型得到的,不仅理论的严格性有缺陷,而且对于其他结构的传输线是否成立也需要证明。麦克斯韦方程告诉我们:
时变的电场/磁场可在空间形成电磁波。
电磁波可以沿着导体或介质表面传播,形成导行波。
传输线就是引导电磁波传输的装置。
实际中有多种传输线。
无论图所示的传输线的功能如何,但它们有一个共同的特点:
虽然各个传输线横截面不同,但任何传输线的横截面沿纵向不变。
猜想:不同传输线在横截面内的特性不同,但在纵向,特性应该是相同的根据传输线的特点,可采用柱坐标研究之。
在频域,电场E与磁场H均满足波动方程。
柱坐标系中,场可以分解为横向与纵向分量:
直角坐标系中
根据分离变量法,任何场量模式可以表示为横向因子与纵向因子之积,以 为例
式中, 称为模式电压。把E_{t} 代入波动方程,可得
最后
三个不相关的项相加为零,只能是各自常数,且之和为零。令
同理,对于横向磁场 ,可得类似的结果
可见,传输线可分解为横向问题与纵向问题:
横向问题对应场的横向因子满足的方程。
纵向问题对应场的纵向因子满足的方程。
不同的传输线,具有不同的横向问题,但纵向问题相同,或者说横向问题反映了传输线的个性,而纵向问题反映了共性。
纵向问题对应的模式电压和模式电流均满足波动方程,其解为
可以看出,与前面由双导线导出的传输线方程的解是一致的。但是,模式电压与模式电流之间的关系尚需证明。
?根据麦克斯韦方程,我们可以证明模式电压与模式电流之间满足传输线方程。
?因此,前面给出的传输线理论适合任何传输线。不同传输线只是特性阻抗和传播常数不同而已
二、由纵向场分量表示横向场分量
不失一般性,假设传输线传播行波,则各场分量均可表示为
根据Maxwell方程
利用旋度运算公式
由(2a)可得:
不必求解(4b),利用对偶关系
由(4b)与(5a)解出 、 ,由(4a)与(5b)解出 、 ,最后得
上式告诉我们,利用纵向场分量可以得出横向场分量,因此,六个场分量只需求解 、 两个分量
三、传输波型(模式)
传输线中的波按照纵向场分量可分为三种类型
(1)横电磁波(Transverse Electromagnetic Waves,TEM波)
TEM波的特征: 即无纵向场分量。由(6)可以看出,除非 ,否则所有的横向场量也为零,因此,TEM波存在非零解的
条件为 于是 对于无耗传输线γ = jβ,则β = k于是,横向场分量满足的波动方程为
可见,TEM波的横向场与静态场满足相同的方程。因此,在TEM波传输线中可以采用静态场中的方法定义电压,电流。设横向位函数 满足
则导体1与导体2之间的电压为
式中 分别表示导体1和导体2上的电位。导体上的电流
式中,C为导体的横截面周线。
推论 TEM波只能存在于多导体系统,不能存在于单导体系统中。 因为单导体系统中不可能存在异性静电荷或恒定电流,因此不可能存在与静态场类似的TEM波型的电磁场。
(2)TE波(Transverse Electric Waves)
(3)TM波(Transverse Magnetic Waves)
四、截止波数与截止波长
可知,传输线的传播特性与频率有关。
波截止时,场随距离成指数衰减,不能传播。 可见, 成为波是传输还是截止的分界线。称为截止波数,由此决定的频率称为截止频率
相应的波长称为截止波长
对于TEM波 TEM波不存在截止现象,而TE,TM波只有在 时才能传播,具有高通滤波的功能.
1、波速
相速度:等相位面沿传输线纵向移动的速度。(所在平面不同,不是在实物空间超过光速,例如影子在不同光线下在人的后到前超过人体速度但是在不同平面)
根据波传输时
分别是波在介质中的速度和波长。
群速度:许多频率组成的波群(信号)的速度。
群速代表着信号能量传播的速度。对于TEM波
色散:速度随着频率(波长)的变化而改变的特性称为色散特性。显然TE,TM为色散波,而TEM 为非色散波