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1、 第1章 传输线理论与阻抗匹配内容:1.1 传输线的构成 1.2 传输线等效电路表示法 1.3 传输线方程及其解 1.4 传输线的基本特性参数 1.5 均匀无耗传输线的工作状态 1.6 信号源的功率传输和有载传输 1.7 SMITH圆图 1.8 阻抗匹配与调谐 1.9 有耗传输线 传输线是用以从一处至另一处传输电磁能量的装置。传输线理论是分布参数电路理论,它在场分析和基本电路理论之间架起了桥梁。随着工作频率的升高,波长不断减小,当波长可以与电路的几何尺寸相比拟时,传输线上的电压和电流将随空间位置而变化,使电压和电流呈现出波动性,这一点与低频电路完全不同。传输线理论用来分析传输线上电压和电流的分
2、布,以及传输线上阻抗的变化规律。在射频频段,基尔霍夫定律不再适用,必须使用传输线理论取代低频电路理论。本章主要从路的观点出发,以平行双导线为例阐述传输线理论。1.1 传输线的构成 传输线的构成 传输线主要从两方面考虑其构成:一是从电性能方面考虑,有传输模式、色散、工作频带、功率容量、损耗等几个指标;二是从机械性能方面考虑,有尺寸、制作难易度、集成难易度等几个指标。1.传输线的电性能 从传输模式上看,传输线上传输的电磁波分三种类型:(1)TEM波(横电磁波):电场和磁场都与电磁波传播方向相垂直.EZ=HZ=0(2)TE波(横电波):电场与电磁波传播方向相垂直,传播方向上有磁场分量.EZ=0,HZ
3、0(3)TM波(横磁波):磁场与电磁波传播方向相垂直,传播方向上有电场分量.HZ=0,EZ0 常用的TEM波传输线有平行双导线、同轴线、带状线和微带线(传输准TEM波)等,属于双(多)导体传输线,如图所示。常用TEM波传输线 平行双导线 同轴线 带状线 微带线TEM波传输线TEM波传输线 常用的TE波、TM波传输线,属于单导体传输线,如:金属波导、介质波导。(1)金属波导:矩形波导 圆波导 脊波导 椭圆波导(2)介质波导:TE波、TM波传输线(1)射频电路的传输线上只传输TEM波或准TEM波。特点:TEM传输线无色散。(色散:电磁波的传输速率与频率有关)。TEM传输线的工作频带较宽,0几GHz。TEM传输线的功率容量和损耗应能满足射频设计要求。但TEM传输线高频能量损耗大。(2)微波电路的传输线上还传输TE波、TM波,以及TE/TM混合波,使用波导。特点:TE或TM传输线高频能量损耗小,功率容量大,但体积大,频带窄。TEM波、TE/TM波传输线特点 2.传输线的机械性能 传输线的机械性能包括物理尺寸、制作难易度、与其他元器件相集成的难易度等指标。出于上述机械性能的考虑,传输线有平面化趋势。平行双导线 同轴线 带状线 微带线