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                                        传输线理论知识
传输线理论本质上属于以为分布参数电路理论。 传输线即可以作为传输媒介,也可以用来制作各种类型的器件,如谐振电路、滤波器、阻抗匹配电路、脉冲形成网络等等,现代天线也与传输线密切相关,相关内容将在后续课程中介绍。
原则上讲求解本章问题可以采用前半部分的理论推导方式,这也是相关现代软件编程设计的基础,也可采用本章后半部分介绍的圆图方法,简便的得出问题的答案。
Key Words
传输线、基本方程、传波常数、分布参数阻抗、反射系数、驻波系数、无耗工作状态(特例)、有耗工作状态、电压驻波比、史密斯圆图(工具)、阻抗匹配问题

1. 传输线可用来传输电磁信号能量和构成各种微波元器件。微波传输线是一种分布参数电路,线上的电压和电流是时间和空间位置的二元函数,它们沿线的变化规律可由传输线方程来描述。传输线方程是传输线理论中的基本方程。
2. 均匀无耗传输线方程为


其解为


其参量为 , , ,
3. 终端接的不同性质的负载,均匀无耗传输线有三种工作状态:
(1) 当 时,传输线工作于行波状态。线上只有入射波存在,电压电流振幅不变,相位沿传播方向滞后;沿线的阻抗均等于特性阻抗;电磁能量全部被负载吸收。
(2) 当 、和 时,传输线工作于驻波状态。线上入射波和反射波的振幅相等,驻波的波腹为入射波的两倍,波节为零;电压波腹点的阻抗为无限大,电压波节点的阻抗为零,沿线其余各点的阻抗均为纯电抗;没有电磁能量的传输,只有电磁能量的交换。
(3) 当 时,传输线工作于行驻波状态。行驻波的波腹小于两倍入射波,波节不为零;电压波腹点的阻抗为最大的纯电阻 ,电压波节点的阻抗为最小的纯电阻 ;电磁能量一部分被负载吸收,另一部分被负载反射回去。
4. 表征传输线上反射波的大小的参量有反射系数 ,驻波比 和行波系数K。它们之间的关系为

其数值大小和工作状态的关系如下表所示。

工作状态

 

 

行驻波

0

1

1

K

1

0


工作状态 行 波 驻 波 行驻波
0 1
1
K 1 0
5. 传输线阻抗匹配方法常用 阻抗变换器和分支匹配器(单分支、双分支和三分支)。
阻抗圆图和导纳圆图是传输线进行阻抗计算和阻抗匹配的重要工具。这部分主要是搞清楚圆图的组成原理,通过练习加深理解。