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第一章 传输线理论 1.0 引言 一、传输线的基本概念 传输线：用来引导传输电磁波能量和信息 的装置 对传输线的基本要求： 1.工作频带宽，用来增加传输信息容量和保证信号无畸变传输。 2.传输损耗小，传输效率高。 3.大功率系统中，传输功率容量大。 4.尺寸小，重量轻，便于生产安装。 表1-0 常用微波传输线的种类 类型 工作类型 名称 应用波段 TEM波传输线 TEM型波 平行双线 同轴线 带状线，微带 米波，分米波低频端 分米波，厘米波 分米波，厘米波 金属波导 TE、TM型波 矩形波导，圆波导，椭圆波导，脊波导 厘米波，毫米波低频端 表面波传输线 混合型波 介质波导，介质镜像线，单根表面波传输线 毫米波 TEM或准TEM传输线： 金属波导 矩形波导 椭圆波导 脊形波导 圆形波导 表面波传输线 分类 以传输的电磁波类型上来分： TEM波传输线与非TEM波传输线 或 非色散波传输线与色散波传输线 分析 分析方法有两种：路的分析方法 场的分析方法 比较两种分析方法 电路理论 电磁场理论 研究对象：R，L，C ， ， 研究目标： ， ， 分析依据：基尔霍夫定律 Maxwell方程组， KCL,KVL 边界条件 1.1 长线理论 1.1.1分布参数电路模型 1.长线效应 交流电 50Hz 6000km 1000m 电磁波 1000MHz 30cm 1m 长线：相对波长而言，凡是线长度比波长长或与波长相当的传输线就称为长线。 电长度：定义传输线的长度 与所传输的电磁波波长 之比为电长度。 指的是电长度而不是几何长度，是一个相对的概念 2.分布参数效应 平行双线为例，分布电感2μH/m，分布电容5pF/m 500Hz时，串联阻抗 并联导纳 5GHz时，串联阻抗 并联导纳 在微波波段，低频时忽略的各种现象与效应此时都通过沿导体线的损耗电阻、电感、电容和漏电导表现出来，导致沿线电压、电流随时间与空间位置变化，这些参数对传输的电磁波的影响分布在传输线上的每一点，顾称其为分布参数，用R1、L1 、C1 、G1表示，分别称为传输线单位长度的分布电阻、分布电感、分布电容和分布电导。 均匀传输线：传输线的分布参数是沿线均匀分布的，不随位置而变化。 连接了源和负载的传输线 图1（a） 可以以电源端为参考原点， 也可以以负载端为参考原点。 图1(b) 等效电路 1.1.2 长线方程及其解 上两式两边同除以 ，并取 的极限 1.传输线方程 一般传输线方程 或电报方程 若电压电流是随时间简谐变化的波 或 —— 时谐传输线方程 单位长度的串联阻抗 并联导纳 波动方程 令