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1、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

2、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

3、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2H/m，分布电容5pF/m500Hz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

4、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 传播常数 衰减常数 相移常数 两边对z再次求微分代入左式2.方程通解其中 传输线的特性阻抗分布参数电路中用来描述传输线的固有特性的一个物理量，频率很低时显示不出来，随着频率的升高才显示出来。3.通解的物理意义 传输线上任意位置的电压与电流都是入射波和反射波的叠加，当特性阻抗为实数时，电压入射波与电流入射波相位相同，电压反射波与电流反射波

5、相位相反。通解随时间做简谐变化4.方程的定解（1）已知始端条件的解（2）已知终端条件的解 (1) 已知传输线始端电压U1和电流I1，这时将坐标原点选在始端较为适宜，z=0 。将始端条件U (0)=U1, I (0)=I1代入通解，得代回通解：沿线的电压电流表达式为 将A1, A2代回通解：令 ，整理后可得 （2） 已知传输线终端电压U2和电流I2，当 时， ，代入通解，得或表示为双曲函数形式5.传输线的特性参数（1）特性阻抗无耗或低耗 实数特性导纳常用的平行双导线传输线的特性阻抗有250, 400和600三种。常用的同轴线的特性阻抗有50和75两种。（2）传播常数描述经过单位长度传输线后波的幅度和相位变化的参数。