微波技术基础chap27同轴线

1、第一章作业讲解第一章作业讲解 pgvf0zlhn求证：求证：TE波的边界条件波的边界条件 TM波的边界条件波的边界条件 0zle第一章作业讲解第一章作业讲解 证明证明 0nB222()0()(1.48 )()0ttztzzctzcnntzczzn Hnhhnhhaknhknnhknhhnn 导波系统导波系统-构成约束或引导电磁波能量定向传播的构成约束或引导电磁波能量定向传播的边界或边界系统称为导波系统。边界或边界系统称为导波系统。(1)限制并引导电磁波传播限制并引导电磁波传播(传输电磁能量传输电磁能量)； 例如：馈线例如：馈线 要求无辐射传输能量要求无辐射传输能量(2)构成微波电路所需的元件、

2、器件。构成微波电路所需的元件、器件。谐振器、阻抗变换器、滤波器、定向耦合谐振器、阻抗变换器、滤波器、定向耦合器器导波系统导波系统基本功能基本功能记一下记一下第一章作业讲解第一章作业讲解 2. 传输线的结构和特点：传输线是多传输线的结构和特点：传输线是多(含双含双)导体导波系导体导波系统，各种传输线使电磁波能量约束或限制在导体之间空统，各种传输线使电磁波能量约束或限制在导体之间空间沿其轴向传播，其导波是间沿其轴向传播，其导波是TEM波或准波或准TEM波。波。 金属柱面波导是单导体导波系统，使电磁波能量完金属柱面波导是单导体导波系统，使电磁波能量完全限制在金属管内沿其轴向传播，其导波是全限制在金属

3、管内沿其轴向传播，其导波是TE波或波或TM波。波。 开波导使电磁能量约束在波导结构的周围开波导使电磁能量约束在波导结构的周围(波导内波导内和波导表面附近和波导表面附近)沿其轴向传播，其导波是表面波沿其轴向传播，其导波是表面波。第一章作业讲解第一章作业讲解 答：答：横向上，驻波分布，因为横向有边界限制横向上，驻波分布，因为横向有边界限制。 纵向上，波动的，不仅随空间坐标变化，同时也随时纵向上，波动的，不仅随空间坐标变化，同时也随时间坐标变化。导波的纵向传播特点与导波的横向分布间坐标变化。导波的纵向传播特点与导波的横向分布有关有关系。系。其中，其中， ：横向坐标矢量函数，该式在数学上表示一：横向坐

4、标矢量函数，该式在数学上表示一个矢量本征值问题。因为场的横向分布函数个矢量本征值问题。因为场的横向分布函数 是是kc的的本征函数，而本征函数，而kc与与有关有关( ),( ),表明不同的横向表明不同的横向分布场其纵场传播特性不同。分布场其纵场传播特性不同。220tcek e220tchk he h、222ckk3.导波系统中电磁波在横方向上运动与在纵方向上的运动导波系统中电磁波在横方向上运动与在纵方向上的运动有何不同？导波的纵向传播特点与导波的横向分布有有何不同？导波的纵向传播特点与导波的横向分布有无关系？为什么？无关系？为什么？第一章作业讲解第一章作业讲解 e h、第一章作业讲解第一章作业讲

5、解 答疑答疑时间：每周一晚上时间：每周一晚上地点：科研楼地点：科研楼(物理电子学院物理电子学院)7071.、g、c代表物理意义及三者之间的关系。代表物理意义及三者之间的关系。2.vp、vg、c、 fc、kc哪些与媒质有关？哪些与媒质有关？3. .模式正交分为哪几种？模式正交分为哪几种？复习复习1. 色散波与非色散波的区别？色散波与非色散波的区别？第一章作业讲解第一章作业讲解 作业：课本作业：课本P41，1.9。第一章作业讲解第一章作业讲解 TE场场TEjZTETM1jYZTM场场可见：场沿可见：场沿z为指数规律分布，为指数规律分布，截止场的阻抗为纯虚数截止场的阻抗为纯虚数，TE场阻抗为是感抗，

6、场阻抗为是感抗，TM场的阻抗是容抗。场的阻抗是容抗。j tzzzHh e2j tzttzcHh ekTEttzEZHa感抗感抗容抗容抗TM2 j tzj tzzzttztztcEe eEe eHYaEk 第一章作业讲解第一章作业讲解 回顾回顾 重点：重点：微波的波长微波的波长( (或频率或频率) )范围；范围；导波和导波系统导波和导波系统( (定义及作用定义及作用) )；导波的场分析导波的场分析( (沿纵向分布的特点沿纵向分布的特点) )；导波的分类；导波的分类；TEM、TE、TM波的特性分析；波的特性分析；模式正交性；模式正交性；导波的衰减。导波的衰减。 一一. .场分量场分量 二二. .场

7、结构与导体表面电流分布场结构与导体表面电流分布 三三. .同轴线上的电压波、电流波及特性阻抗同轴线上的电压波、电流波及特性阻抗 四四. .同轴线的传输功率、能量与衰减同轴线的传输功率、能量与衰减 本章讨论的是具体结构的导波系统，但为了分析简便，本章讨论的是具体结构的导波系统，但为了分析简便，仍假定导波系统仍假定导波系统无耗无耗( (导体与介质无耗导体与介质无耗) )。其损耗的影响将。其损耗的影响将放在衰减一节中去考虑。放在衰减一节中去考虑。 作为多导体导波系统的典型例子是同轴线和平等双作为多导体导波系统的典型例子是同轴线和平等双线线( (简称双线简称双线) )。其横截面如。其横截面如图图2.1

8、所示，它们都是双导体所示，它们都是双导体导波系统。其他形式的多导体导波系统带状线、微带线导波系统。其他形式的多导体导波系统带状线、微带线可分别视为同轴线和双线的演变体。可分别视为同轴线和双线的演变体。2.1 同轴线同轴线 图图2.12.1 同轴线同轴线 同轴线是由两根共同轴线的圆柱导体所构成的同轴线是由两根共同轴线的圆柱导体所构成的双导体双导体传输线。传输线。从结构上看，同轴线从结构上看，同轴线有两种类型。一种是如图有两种类型。一种是如图( (a) )所示的硬同轴线；所示的硬同轴线；另一种是如图另一种是如图( (b) )所示的软所示的软同轴线同轴线( (同轴电缆同轴电缆) )。 图图 垫圈式硬

9、同轴线和同轴电缆垫圈式硬同轴线和同轴电缆 硬同轴线内外导体间一硬同轴线内外导体间一般为般为空气空气，其间每隔一段距，其间每隔一段距离安置高频介质环等支撑以离安置高频介质环等支撑以保证其同轴和绝缘；软同轴保证其同轴和绝缘；软同轴线内导体为单根或多股绞合线内导体为单根或多股绞合铜线编织而成，内外导体之铜线编织而成，内外导体之间填充柔软的间填充柔软的高频介质高频介质。外。外导体由铜线编织而成，最外导体由铜线编织而成，最外面再包一层软塑料等介质。面再包一层软塑料等介质。 2.1 同轴线同轴线 同轴线是一种宽频带微波传输线，它可以从直流一同轴线是一种宽频带微波传输线，它可以从直流一直工作到毫米波波段。当

10、工作波长大于直工作到毫米波波段。当工作波长大于10cm时，矩形波时，矩形波导和圆波导都显得尺寸过大而笨重，但相应的同轴线尺寸导和圆波导都显得尺寸过大而笨重，但相应的同轴线尺寸却不大。因此，同轴线在微波整机系统、微波测量系统和却不大。因此，同轴线在微波整机系统、微波测量系统和微波元部件中都得到了广泛的微波元部件中都得到了广泛的应用应用。当然，由于同轴线的。当然，由于同轴线的损耗会随频率的升高而增加。故在远程损耗会随频率的升高而增加。故在远程X波段波段(8-12.5GHz)用得较少而在用得较少而在S波段波段(2-4GHz)用得较多，但在实验室的短用得较多，但在实验室的短程范围内也可用到程范围内也可

11、用到X波段。波段。 无耗导波系统又称为理想导波系统。理想的同轴线无耗导波系统又称为理想导波系统。理想的同轴线和双线，主要和双线，主要传播传播TEM波波( (一定尺寸的同轴线，在频率一定尺寸的同轴线，在频率增高时除传播增高时除传播TEM波外还可以传播波外还可以传播TE波和波和TM波，但它波，但它们均属于要们均属于要避免避免的波型。的波型。 0f1f2 TEM TE、TM回顾回顾 先介绍同轴线的先介绍同轴线的TEM波波,TE、TM波波放在此章的第三节。放在此章的第三节。图图2.2 同轴线及坐标系如图同轴线及坐标系如图2.2所示。设内导体外半径为所示。设内导体外半径为a, ,外导体内半径为外导体内半

12、径为b，内外导，内外导体理想导电，其间填充介质体理想导电，其间填充介质参数为参数为 的无耗介质。的无耗介质。 0zzeh0tte 0tth 下面先阐明求下面先阐明求TEM波场波场 一场分量一场分量 先求标量位函数先求标量位函数 一一. .场分量场分量电磁和磁场电磁和磁场 代入代入(1.44) 20tuv tteuv tzTEMthYauv 在圆柱坐标系下，式在圆柱坐标系下，式(1.47)为为20tuv ,tteu v ,tTEMzthYau v 标量位函数的梯度标量位函数的梯度222211,0trrrrrr 同轴线因结构具有圆对称性，故位函数同轴线因结构具有圆对称性，故位函数不随坐标不随坐标变

13、化，变化，即即 220 一场分量一场分量 同轴线的同轴线的边界条件边界条件可表为可表为式式(2.1a)简化为简化为 对式对式(2.1b)积分两次可得积分两次可得10rrrr0r aU0r blnArB 一场分量一场分量 由边界条件可得由边界条件可得0lnUAa b0lnlnUBba b 0lnlnr bUa b 将式将式(2.3)代入代入(1.44)可得场的横向分布矢量函数为可得场的横向分布矢量函数为te th tr rar0lnrUab arTEMztYar 0TEMlnaUYb ar一场分量一场分量 沿沿 方向传播波的电磁场为方向传播波的电磁场为z0lnjtzrr ztUaEeb ar0T

14、EMlnjtzr ztaUHYeb ar 式中式中TEMYk 2()无界、均匀传播常数 TEM1Zjj0rrY1120rrU0取决于激励。式中取决于激励。式中 为真空为真空(或空气或空气)中的中的TEM波的波导纳，波的波导纳，Z0为真空为真空(或空气或空气)中中TEM波的波阻抗。波的波阻抗。 法法/米，米， 亨亨/米。米。一场分量一场分量 00001YZ912010368.85 1070410 场结构图场结构图：为了形象表示导波系统中电磁场的空间：为了形象表示导波系统中电磁场的空间分布。通常用分布。通常用电力线电力线表示电场，表示电场，磁力线磁力线表示磁场，作出表示磁场，作出导波场的空间瞬时分

15、布图。导波场的空间瞬时分布图。 之所以取瞬时分布是因为导波场是波动的，即不仅之所以取瞬时分布是因为导波场是波动的，即不仅随空间坐标变化，同时也随时间变化。要作出空间分布随空间坐标变化，同时也随时间变化。要作出空间分布图，只有图，只有固定时间固定时间，象拍照一样，拍下瞬时场分布。，象拍照一样，拍下瞬时场分布。二二. .场结构与导体表面电流分布场结构与导体表面电流分布二二场结构与导体表面电流分布场结构与导体表面电流分布方法方法(1):精确地绘制场结构图精确地绘制场结构图 在所用坐标系下解这些微分方程，并给定时间便得在所用坐标系下解这些微分方程，并给定时间便得到电力线和磁力线的坐标方程，据此，描点作

16、图，就得到电力线和磁力线的坐标方程，据此，描点作图，就得出场结构图。但这样作图比较繁琐，且不便记忆和理解。出场结构图。但这样作图比较繁琐，且不便记忆和理解。 0Edl0Hdl原理原理:从力线的概念出发，即从力线的概念出发，即“力线在任何点处均与该点力线在任何点处均与该点的场矢量相切的场矢量相切”。由此可得力线微分方程。由此可得力线微分方程。二二场结构与导体表面电流分布场结构与导体表面电流分布(1)实线代表实线代表E，虚线代表，虚线代表H。EH，方向依从，方向依从EH S(S代表能流或坡印廷矢量代表能流或坡印廷矢量) )的右手螺旋关系。的右手螺旋关系。方法方法(2):直接根据场分量和它们沿坐标的

17、变化规律作图。直接根据场分量和它们沿坐标的变化规律作图。原理原理: :(2)E垂直导体表面。垂直导体表面。E可出于并止于导体可出于并止于导体, ,也可以自行闭合。也可以自行闭合。H平行导体表面。平行导体表面。H不能出于和止于导体，只能自行闭合。不能出于和止于导体，只能自行闭合。(3)场分量表达式中的场分量表达式中的 为时间相差，对于行波来为时间相差，对于行波来说，表示沿说，表示沿z相差相差 。2jje4g二二场结构与导体表面电流分布场结构与导体表面电流分布二二场结构与导体表面电流分布场结构与导体表面电流分布0lnjtzrr ztUaEeb ar0TEMlnjtzr ztaUHYeb ar 下面

18、根据同轴线的场分量作出其沿下面根据同轴线的场分量作出其沿+z方向传播波的场方向传播波的场结构图。由式结构图。由式(2.5)可知可知1cosrEtzr1cosHtzr1cosrEzr1cosHzr取取 时刻作图时有时刻作图时有0t二二场结构与导体表面电流分布场结构与导体表面电流分布 可见，在横平面，可见，在横平面，Er、H只与只与r有关，与有关，与无关。即无关。即场对场对r成反比变化，对成反比变化，对无变化无变化(均匀分布均匀分布)。在。在z方向上，方向上，Er、H沿沿z为余弦分布。为余弦分布。图图2.3(a)、(b)取取 时刻作图时有时刻作图时有0t1cosrEzr1cosHzr1. EHSE

19、按照右手螺旋关系。按照右手螺旋关系。同轴线中同轴线中TEM的场结构图的场结构图: :横剖面和纵剖面横剖面和纵剖面 从图中可以看出，同轴线中从图中可以看出，同轴线中TEM波的电场呈辐射状波的电场呈辐射状圆对称分布。磁场为围绕内导体的同心圆族。电场、磁场圆对称分布。磁场为围绕内导体的同心圆族。电场、磁场沿沿z为余弦变化。当时间为余弦变化。当时间t改变时，整个图形沿改变时，整个图形沿z移动。移动。2. (电力线、磁力线电力线、磁力线)的稀疏表示电磁场强的大小。的稀疏表示电磁场强的大小。二二场结构与导体表面电流分布场结构与导体表面电流分布图图2.4 由于同轴线中导波电磁场的感应，由于同轴线中导波电磁场

20、的感应，内导体外表面内导体外表面和和外导体内表面外导体内表面存在高频电荷与电流。电磁波在两导体之存在高频电荷与电流。电磁波在两导体之间传播，它们都通过理想导体的边界条件分别与电场和间传播，它们都通过理想导体的边界条件分别与电场和磁场联系着，即磁场联系着，即(2.8a),sr a bn E,Sr a bnHJ(2.8b)电场高频电荷，磁场高频电流电场高频电荷，磁场高频电流式中式中 为导体表面向外的单位法向矢量，为导体表面向外的单位法向矢量， 为导体表面为导体表面电荷密度，电荷密度， 为导体表面电流密度。为导体表面电流密度。nsSJ同轴线内外表面同轴线内外表面的外法线方向的外法线方向二二场结构与导

21、体表面电流分布场结构与导体表面电流分布nnnnHH0nnH,Sr a bnHJ(1)SJH(2)SJH(3)SnHJ成右手螺旋关系二二场结构与导体表面电流分布场结构与导体表面电流分布图图2.5(a)磁场结构磁场结构(b)电流分布电流分布因为同轴线内外导体表面处的切向磁场只有因为同轴线内外导体表面处的切向磁场只有 ，故表面，故表面电流密度只有电流密度只有JSz，由式，由式(2.8b)得得 (2.9a)(2.9b)HSr aJSr bJr anH0TEM1lnjtzzUa Yeb a ar bnH0TEM1lnjtzzUa Yeb a b根据此式可以作出同轴线内外导体表面上的电流分布图。根据此式可

22、以作出同轴线内外导体表面上的电流分布图。电流分布图的另一种简单画法是直接根据磁场结构作图，电流分布图的另一种简单画法是直接根据磁场结构作图，此法更易掌握和记忆。下面我们采用这种方法。此法更易掌握和记忆。下面我们采用这种方法。需要注意的是：需要注意的是：(1) 内外表面电流密度的方向一个为正，一个为负。内外表面电流密度的方向一个为正，一个为负。(2) 内外表面内外表面电流密度的电流密度的JSz的的大小不等大小不等。二二场结构与导体表面电流分布场结构与导体表面电流分布磁力线为虚线，磁力线为虚线， ，磁力线变号，电流也变号。磁力线变号，电流也变号。 SJH,Sr a bnHJ电流是等间隔的，且平行于

23、轴线电流是等间隔的，且平行于轴线z轴。轴。 二二场结构与导体表面电流分布场结构与导体表面电流分布图图2.5导体表面的导体表面的传导电流传导电流通过内外导体间的通过内外导体间的位移电流位移电流 连续连续起来形成全电流闭合环路。位移电流起来形成全电流闭合环路。位移电流 与与在在z方向相距方向相距 。dJ4gdrJjErEdrJjE 知道了同轴线的场结构和导体壁上的电流分布，不仅对进一知道了同轴线的场结构和导体壁上的电流分布，不仅对进一步分析同轴线的步分析同轴线的传输特性传输特性有帮助，而且为解决许多实际问题带来有帮助，而且为解决许多实际问题带来很大方便。例如，工程上需要测量同轴线中场的纵向分布，为

24、达很大方便。例如，工程上需要测量同轴线中场的纵向分布，为达此目的，必须在同轴线外导体上开槽，取出能量进行测量。要开此目的，必须在同轴线外导体上开槽，取出能量进行测量。要开槽必须考虑导体壁上的电流走向，因为槽必须考虑导体壁上的电流走向，因为顺着电流线方向开一窄槽顺着电流线方向开一窄槽缝缝，电流不致遭受破坏，场分布也不致发生变化。但如果槽缝割，电流不致遭受破坏，场分布也不致发生变化。但如果槽缝割断了电流会在槽中激起电场，此电场与平行槽的磁场构成电磁波断了电流会在槽中激起电场，此电场与平行槽的磁场构成电磁波并向同轴线内外辐射能量。因此供测量用的槽缝应顺着电流线开。并向同轴线内外辐射能量。因此供测量用

25、的槽缝应顺着电流线开。至于取出能量的方式则和同轴线中的场分布有关。若要耦合出电至于取出能量的方式则和同轴线中的场分布有关。若要耦合出电场，可用场，可用探针探针，让探针平行于电力线；若要耦合出磁场，则可用，让探针平行于电力线；若要耦合出磁场，则可用小环小环，让磁力线通过环面。，让磁力线通过环面。探针、小环、开槽探针、小环、开槽二二场结构与导体表面电流分布场结构与导体表面电流分布对于传输对于传输TEM波的同轴线，在横平面上，波的同轴线，在横平面上， 的横向旋度的横向旋度为零，因此为零，因此 从一导体至另一导体的线积分是唯一的，从一导体至另一导体的线积分是唯一的，且与且与积分路径无关积分路径无关，这

26、就说明同轴线传输，这就说明同轴线传输TEM波时具有波时具有单值电压特性单值电压特性( (其他传输其他传输TEM波的双导体线均如此波的双导体线均如此) )。在。在内导体上任一点内导体上任一点A与外导体上任一点与外导体上任一点B之间的电压为之间的电压为三三. .同轴线上的电压波、电流波及特性阻抗同轴线上的电压波、电流波及特性阻抗Zc 0tte 积分路径积分路径teteBtAe dlbtae dlbad ab0U考虑到沿考虑到沿+ +z方向传播的电场方向传播的电场 ，则单值电压波为，则单值电压波为j ztEe e0j zUU e三同轴线上的电压波、电流波及特性阻抗三同轴线上的电压波、电流波及特性阻抗

27、Zc 和电压波一样，对沿和电压波一样，对沿+z方向传播的磁场方向传播的磁场 ，则有，则有 单值的电流波为单值的电流波为 式中式中I0根据式根据式可表为可表为 在横平面上，在横平面上， 的横向旋度也为零，致使在的横向旋度也为零，致使在导体之外导体之外的区域的区域 的闭合线积分为零，但的闭合线积分为零，但环绕导体环绕导体的线积分则应的线积分则应为导体上的总电流，即有为导体上的总电流，即有thth0th dlI内j ztHh e0j zIIe三同轴线上的电压波、电流波及特性阻抗三同轴线上的电压波、电流波及特性阻抗Zc 0I th dl内TEMztYaedl内TEMtYe ndl内TEMsYdlTEM

28、QY式中式中sQdl内为内导体单位长度上的电荷。不难推出，外导体单位长度为内导体单位长度上的电荷。不难推出，外导体单位长度上的电荷与此等值上的电荷与此等值反号反号，为，为Q 三同轴线上的电压波、电流波及特性阻抗三同轴线上的电压波、电流波及特性阻抗Zc 同轴线上的电流波也可由同轴线上的电流波也可由内内外导体的表面电流密度求得外导体的表面电流密度求得( (省去省去 ) )I内I外j teSzr aJdl内20Szr aJad0TEM2lnj zUYeb aSzr bJdl20Szr bJbd0TEM2lnj zUYeb a可见同轴线内外导体上可见同轴线内外导体上电流大小相等电流大小相等，方向相反。

29、，方向相反。 内外导体上内外导体上电流电流密度密度大小大小不不相等相等。三同轴线上的电压波、电流波及特性阻抗三同轴线上的电压波、电流波及特性阻抗Zc (2.17)由于同轴线上存在单值的电压波和电流波，因此由电压和由于同轴线上存在单值的电压波和电流波，因此由电压和电流定义同轴线的阻抗电流定义同轴线的阻抗Zc为为cUZIZc称为特性阻抗称为特性阻抗，它等于两导体间的行波电压与一导体上，它等于两导体间的行波电压与一导体上的行波总电流之比值。的行波总电流之比值。 三同轴线上的电压波、电流波及特性阻抗三同轴线上的电压波、电流波及特性阻抗Zc (2.19)将式将式(2.11) (2.13) (2.14)

30、代入式代入式(2.17)可得可得11cZC v式中式中 1C 0QU0sdlU内0te ndlU内2ln b aC1为同轴线单位长为同轴线单位长度度的静电电容的静电电容, 。三同轴线上的电压波、电流波及特性阻抗三同轴线上的电压波、电流波及特性阻抗Zc (2.18)00001,120rv 其中其中 0r 0j zUU e0j zIIe0I th dl内TEMztYaedl内TEMtYe ndl内TEMsYdlTEMQY0lnrtUaeb ar从式从式(2.20)可以看出，同轴线的可以看出，同轴线的特性阻抗特性阻抗与与TEM波的波阻波的波阻抗相差一个因子。特性阻抗不仅取决于抗相差一个因子。特性阻抗

31、不仅取决于填充的媒质参数填充的媒质参数，也取决于同轴线的也取决于同轴线的结构尺寸结构尺寸。而波阻抗则只与填充的媒质。而波阻抗则只与填充的媒质有关。有关。cZ TEMln2Zba60lnrba将式将式(2.19)代入代入(2.18)或者由式或者由式(2.11)和和(2.13)代入代入(2.17)均可均可得到同轴线得到同轴线特性阻抗特性阻抗为为TEM波的波的波阻抗波阻抗ZTEMTEMZ横向电场幅度横向磁场幅度工程中应用的多为电介质材料，而非磁性物质。工程中应用的多为电介质材料，而非磁性物质。三同轴线上的电压波、电流波及特性阻抗三同轴线上的电压波、电流波及特性阻抗Zc 由式由式 ，同轴线的传输功率为

32、，同轴线的传输功率为四四. .同轴线的传输功率、能量与衰减同轴线的传输功率、能量与衰减 220TEM0112lnbaUPYdrdb ar 20TEMlnUYb a2TEMTEM12tSPZHdS2TEM12tSZhdS .2TEM12tSYEdS ( (一一). ). 传输功率传输功率四四. .同轴线的传输功率、能量与衰减同轴线的传输功率、能量与衰减 从同轴线中的电场表达式从同轴线中的电场表达式图图2.4a可以看出，最大电场应在内导体表面处，即值为可以看出，最大电场应在内导体表面处，即值为0lnj zj zrtUaEeeeb ar0maxlnj zrUEeaab a当最大场强达到击穿程度即当最

33、大场强达到击穿程度即 (击穿场强击穿场强)时，用时，用 此时的功率为同轴线的击穿功率。此时的功率为同轴线的击穿功率。maxbrEE0lnbrbUE aabrP 22TEMlnbrbYE aa22ln120rbrba Ea击穿功率击穿功率是传输功率的极限，代表导波系统的功率容量是传输功率的极限，代表导波系统的功率容量。四四. .同轴线的传输功率、能量与衰减同轴线的传输功率、能量与衰减 应该指出，同轴线的功率容量除受应该指出，同轴线的功率容量除受(1)介质击穿场强介质击穿场强限限制外，还要受制外，还要受(2)内导体因内导体因欧姆损耗欧姆损耗而升温的限制。内导体而升温的限制。内导体的最高允许温度常取

34、为的最高允许温度常取为80，据此温度计算的同轴线平均，据此温度计算的同轴线平均功率容量要比式功率容量要比式算得的击穿功率小得多。因此为了算得的击穿功率小得多。因此为了提高同轴线的平均功率容量，可将内导体做成提高同轴线的平均功率容量，可将内导体做成空心管空心管，让，让流体通过管心带走内导体的欧姆热。流体通过管心带走内导体的欧姆热。2222TEMlnln120rbrbrbrbbPYE aa Eaa四四. .同轴线的传输功率、能量与衰减同轴线的传输功率、能量与衰减 (1.89)(1.90)由式由式(1.89)或或(1.90)得同轴线单位长度内电能和磁能的时得同轴线单位长度内电能和磁能的时间平均值间平

35、均值 电能和磁能分布于整个系统中，不同于低频电路，分布电能和磁能分布于整个系统中，不同于低频电路，分布于电感、电容等元件上。于电感、电容等元件上。( (二二).).电能和磁能电能和磁能2TEM4etSWe dS2mTEM4tSWhdS20m2 lneUWWb a(2.24)四四. .同轴线的传输功率、能量与衰减同轴线的传输功率、能量与衰减 ( (三三).).衰减常数衰减常数由式由式(1.107)可得导体衰减常数为可得导体衰减常数为由式由式(1.117)得同轴线中介质衰减常数为得同轴线中介质衰减常数为总衰减常数为总衰减常数为(2.26)mTEM2lncR Ybab aabdcdTEM2Ytg(2.27)TEM22TEM2mlctSRhdlZh dS(1.107)(2.25)(NP/m)(NP/m)Rm为表面导体电阻为表面导体电阻四四. .同轴线的传输功率、能量与衰减同轴线的传输功率、能量与衰减 m2R其中其中例例2.1有如图有如图2.6所示的硬同轴线，内外导体用铜所示的硬同轴线，内外导体用铜(=5.8107/m)制成，支撑内导体的垫圈用聚四氟乙烯制成，支撑内导体的垫圈用聚四氟乙烯(