均匀传输线理论

「均匀传输线理论」是微波技术基础中的章节,即对均匀传输线的研究。对于均匀传输线的分析方法通常有两种

一种是场分析方法,即从Maxwell 方程组出发,根据边界和初始条件求解电磁场方程,得出传输线上电场和磁场的表达式,得到电磁场的时间、空间变化规律,进而分析传输特性;

第二种是等效电路法,即从传输线方程出发,建立传输线模型,求出满足边界条件的电压、电流波动方程的解,得出沿线等效电压、电流的表达式,分析电压波和电流波的分布情况。

传输线理论研究内容包括

  • 横向问题:电磁波在波导横截面内电场和磁场的分布规律
  • 纵向问题:电磁波沿传输线轴向的传播特性和场的分布规律

本章研究传输线的共性问题——纵向问题,研究电磁场沿传输线轴向的传播特性和场的分布,以双导线为代表。

波的基本参量

表征均匀传输线上电压电流关系的方程式称为传输线基本方程,在无耗条件下还可以一步步推导得到

此时微波的相速度可以表示为

在微波中的相移常数可表示为

对于特别的,双导线有

电路参量

工作状态

对于无耗传输线,负载阻抗不同,则波的反射也不同,反射波不同则合成波不同;合成波的不同意味着传输线有不同的工作状态。归纳起来,无耗传输线有三种不同的工作状态

为了更好地理解以上电路参量和工作状态,引入Smith 圆图,从而解决微波传输线阻抗匹配