第 1 章 微波传输线理论§1.1 传输线的基本概念§1.2 长线理论§1.3 传输线的特性参量和状态参量§1.4 无耗传输线的工作状态§1.5 圆图§1.6 阻抗匹配第 1 章 微波传输线理论§1.1 传输线的基本概念1．1．1 微波传输线分类 1．1．2 微波传输线的分析方法 1．1．1 微波传输线概念及分类 传输线(Transmission line):用来引导和传输电磁波能量和信息的装置 例如，信号从发射机到天线或从天线到接收机的传送都是由微波传输线来完成的 微波传输线(Microwave Transmission Line)：应用于微波波段的传输线作用:引导微波能量沿一定的方向传输，因此又称为导波系统，其所引导的电磁波称为导行波1、双导体结构的传输线如平行双线、同轴线、微带线等 传输的主要是横电磁波（TEM波），又称为TEM波传输线微波传输线从结构上可分为三大类：微波传输线从结构上可分为三大类：2、波导管如矩形波导、圆波导等不能传输TEM波，只能传输色散的横电波（TE波）或横磁波（TM波），又称为色散波传输线3、介质传输线如镜像线、介质波导等传输横电波（TE波）和横磁波（TM波）的混合波，是色散波传输线。
微波传输线从结构上可分为三大类：电磁波主要沿线的表面传播，又称表面波传输线1．1．2 微波传输线的分析方法 1、 “场”的分析方法2、 “路”的方法本章用“路”的方法研究TEM波传输，称为长线理论 ，所得结果可以推广应用到非TEM波传输线方法：从麦克斯韦方程组出发，在特定的边界条件下解电磁场的波动方程，求得各个场量的时空变化规律，从而 得电磁波在传输线上的传播特性 特点：精确，能够对微波系统进行完整的描述，是分析色 散波传输系统的根本方法缺点：对复杂结构分析困难 方法：将传输线等效为分布参数电路，由基尔霍夫定律求 得传输线上电压和电流的时空变化规律，从而分析其传输 特性 实质：在一定条件下的“化场为路”的方法特点：简单，便于测量，被广泛采用 缺点：精度不高 第 1 章 微波传输线理论§1.2 长线理论1．2．1 基本概念1．2．2 传输线方程及其解1．TEM波传输线的结构特点1．2．1 基本概念特点： （1）双导体结构 ； （2）电场可看成 是由一个导体的 正电荷指向另一 导体的负电荷；（3）磁场可看 成是由导体上的 电流激发结论：可将电、磁场等效成电压、电流来分析。
2．集总参数(Lumped Parameters)集总参数电路：电参数集中在一个小的空间的电路特点：在各元器件连接线上电流自一端到另一端的时间 远小于一个信号周期可认为沿线电压、电流是同时建 立起来的，故传输线上各点的电压(电流)处处相等，不随位置变化在低频电路中，传输线中电磁波的波长远大于电系统尺寸，电能量集中在电容器中，磁能量集中在电感器 中，只有电阻元件消耗能量，连接各元件的导线是一个 理想导线，不消耗能量，属于集总参数电路 3．分布参数及等效电路模型高频信号通过传输线时会产生分布参数(Distributed Parameters)1）导线流过电流时，其周围产生高频磁场，储 存了磁能，故可等效成串 联分布电感； （2）两导体间加入电压时，导线间产生高频电 场，储存了电能，可等 效成并联分布电容；3．分布参数及等效电路模型（3）电导率有限的导线流过电流时由于趋肤效应 使得电阻增加，相当于附 加了分布电阻；（4）导线间介质非理想时产生漏电流，表明 有分布漏电导存在 这些参数看不见，但它们分布在整个传输线上，称为分布参数传输线的分布参数通常用单位长度上的量值来表示：L1：单位长度上的分布电感 ； C1：单位长度上的分布电容； R1：单位长度上的分布电阻； G1：单位长度上的分布漏电导。
1）分布参数数值由传输线的型式、尺寸、导体材料及周围介质决定，与传输线具体的工作状态无关3）均匀传输线:传输线上沿线的分布参数是均匀的;（4）非均匀传输线:传输线上沿线的分布参数是非均匀的 （2）传输线的分布参数值可用电磁场理论来求出注意：分布参数在低频和微波应用时都存在，只是在低 频时，传输线分布参数的阻抗影响远小于线路中集中参 数元件的阻抗影响，通常忽略而已 单位长度上的分布感抗 ： 结论：频率低时感抗影响小，可忽略；频率高时感抗影 响大，不能忽略 推论：微波传输线除可用于传输信号外，还可以用来构 成各种微波电路的元、器件结论：频率低时容纳影响小，可忽略；频率高时容纳影响大，不能忽略 单位长度上的分布容纳： 4．长线 电长度：传输线几何长度与波长之比 (l / )结论：微波传输线通常为长线图 1.1-3 长线和短线（1）长线是一个相对的概念，指电长度较长长线： l / >> 0.1 的传输线短线： l / | B | 2．行驻波状态下传输线的各电气参数及其相互关系（1）无耗传输线上反射系数的模处处相等，且电压波腹点/电流波节点处的等效阻抗（2）电压波腹点（电流波节点）和电压波节点（电流波腹点）处等效阻抗为纯电阻。
0 Z0时注：在行驻波状态下波节点处不为零，而纯驻波状态下 波节点处为零。