微波技术02new

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1、第2章传输线基本理论（长线理论）2.1引言一路技术与波技术1.路技术：微波技术的研究对象主要是微波电路的传输问题。因为具有波动性，所以与低频电路和普通高频电路的研究方法有所不同。这里主要是考虑波动性。而低频电路（或普通高频）研究的是似稳场（忽略位移电流），无需考虑其波动性。体现在电路上就是以前所学的集中参数电路。即电路中的电流电压是由场源所决定的，他们是互相依存的，场源消失，电路中的电流电压亦不复存在。电路中的电场和磁场诗由电场源的电荷和电流所决定的，完全遵循欧姆定律。电路中的电感，电容都集中在一点，导线（传输线）上没有电感，电阻，是理想的导线。因此，电路上任意一点电流，

2、电压的大小和相位与空间位置无关，只与时间有关。在稳态下，认为沿线电压和电流诗同时建立起来的。----路技术。2.波技术：而考虑了波动性的分布参数电路，空间上任意一点的场量不仅与时间有关，还与空间有关的位置有关。而且还有一个与低频不同的特点就是这个电磁波一点被激发出来，就可独立存在，并且并且不断的向前传播，即使场源消失，它们仍可存在。因此，在研究这个分布参数电路时，可以不考虑场源的存在，按无源时变场来处理（可把场源看作是边界条件）。另外，由于分布参数的的效应，这时电路中所有的元器件不仅与本身的性质有关，而且还与本身的尺寸与其所在的空间位置有关。即使是一段普通的导线（传输线）

3、，由于其尺寸的不同，形状几本身的材料性质的不同，而显现出不同的的特性参量（呈感性，容性，纯阻性等）。鉴于上述原因，我们对微波电路的研究方法就不能与低频时一致了，要借助于波动性的研究方法-------波技术了。例如，在较低的微波波段，可采用双导线，同轴线和带状线，高频段一般采用波导系列的元器件。而且传输功率不同，对电路的要求也不同。在引用场方法研究微波的传输问题时，我们可以把这些传输线（元器件）看作是电磁波在有界空间的传输，而这传输线（元件）是他们传播时的不同介质得分界面。因而满足其边界条件。如做学过的波导传输系统的导行波就是典型的例子。其他传输线只是形状与结构的不同而已。

4、但是这里的电磁波的传输又与自由空间电磁波传输有所不同，自由空间的电磁波一点被激发，无法人为的控制，而我们在微波电路中传输的电磁波是定向的，所以，我们的任务是研究如何控制这个电磁波的传输，所以，微波电路中的导线（传输线）和元件等与低频电路中完全不同。因为不仅要考虑其传导特性，还要考虑波的传播问题。而且，不同的微波波段对应不同的尺寸和形状的传输线和元器件。因此，在研究中，完全符合电磁波的波动性特性。所以，完全可以适用电磁场中的研究方法----Maxwell方程组（波动方程）加边界条件。二传输线及种类首先，我们研究传输线，它是构成微波电路及微波器件的基础。它对应低频的导线。由于

5、所传输的是电磁波，所以结构要复杂些，因此对应不同的种类。不同种类同一种类不同频段形状，尺寸均不同尺寸不同形状不同同一频段形状不同，尺寸不同形状相同看材料的性质2.2传输线的基本概念及研究方法一、传输线方程前两节我们是从场的基点出发，应用Maxwell方程组来研究电磁波的波动。但由于这种方法较为复杂，工程上不方便，二路技术十分成熟，所以人们试图找出他们与路技术的联系，进而找出一种用电路技术来研究其波动性。从而可以方便的把路技术应用到此领域中来。1.双导线的场分布我们先从最简单的传输线入手，开始研究。介质2介质2介质1最简单的而实用的微波传输线是双导线。他们与低频的双导线有本

6、质的不同:其功率（能量）的传输不是在导线的内部，而是在双导线之间的空间中传输。这两根导线可看成是不同媒质的边界。而这个边界就起到了引导波的传播作用。而波实际上是在导线周围的空间中传输的。边界条件：设双导线内部为介质2，两根导线之间的空间为介质1。则有:a.导线内部电磁场为零（理想导体）。b.电流集中在导体的最外边上薄薄的一层。由边界条件()。C.在两导体之间的空间里，存在着交变的电场()和磁场（）。d.由于导体之间的空间存在交变电场，所以导体的边缘上也存在着交变(时变）的电荷以维持这个时变的电场（），电流的流动也需要电荷。根据某一时刻电场的方向（比如向下），那么上导体相当

7、于正电荷，下导体相当于负电荷。2.与电路的联系由于在传输过程中，两导体的边缘上仍然存在着电荷（时变）和电流以维持这个时变的电场和磁场，所以，这就为路的方法提供了一个重要的依据----能否通过研究导体的电流与导体之间的电压（电场所形成的电压降)来描述这个传输的过程？也就是说，把这个波动的过程等效为研究这个传输线上的电流和电压的问题！----从而把研究场的问题转化为路的问题！！！这时，使我们更加明确了GuideLine的含义，导线只是起到引导的作用，而实际上传输的是周围空间(Space)(但是，没有GuideLine又不行)。D和