1.4传输线的传输功率、效率与损耗
微波天线与技术课程报告汇总
微波天线与技术课程报告汇总《微波技术与天线》课程考察报告姓名：专业班级：学号：指导老师：许焱平绪论1．微波技术是研究微波信号的产生、传输、变换、发射、接收和测量的一门学科，它的基本理论是经典的电磁场理论，研究电磁波沿传输线的传播特性有两种分析方法。
一种是“场”的分析方法，即从麦克斯韦方程出发，在特定边界条件下解电磁波动方程，求得场量的时空变化规律，分析电磁波沿线的各种传输特性；另一种是“路”的分析方法，即将传输线作为分布参数电路处理，用克希霍夫定律建立传输线方程，求得线上电压和电流的时空变化规律，分析电压和电流的各种传输特性。
2．微波的定义：把波长从1m 到0.1mm 范围内的电磁波称为微波。
微波波段对应的频率范围为: 300MHz ～3000GHz 。
在整个电磁波谱中，微波介于超短波与红外线之间，是频率最高的无线电波，它的频带宽度比所有普通无线电波波段总和宽1000倍。
一般情况下，微波又可划分为分米波、厘米波和毫米波和亚毫米四个波段。
3．微波具有如下主要特点：（1)似光性；（2)穿透性；（3)宽频带特性；（4)热效应特性；（5）散射特性；（6）抗低频干扰特性；（7）视距传输特性；（8）分布参数的不确定性；（9）电磁兼容和电磁环境污染。
4．微波技术的主要应用：（1)在雷达上的应用；（2)在通讯方面的应用；（3)在科学研究方面的应用；（4)在生物医学方面的应用；（5)微波能的应用。
f λ31081051010(m)(Hz)3103231063109-13101210-43101510-73101810-10无线电波宇宙射线射频目录绪论 (1)目录 (2)一、均匀传输线理论 (3)二、规则金属波导 (4)三、微波集成传输线……………………5四、微波网络基础 (5)五、微波元器件 (6)六、天线辐射与接收的基本理论 (7)七、电波传播概论 (8)八、线天线 (9)九、面天线 (10)十、微波应用系统 (11)心得体会 (12)本课程我们共学习了十章，主要学习了均匀传输线理论、规则金属波导、微波集成传输线、微波网络基础、微波元器件、天线辐射与接收理论、电波传播概论、线天线、面天线、微波应用系统。
1.4传输线的传输功率、效率与损耗
1.4 传输线的传输功率、效率与损耗传输线传输功率效率与损耗传输功率本节要点传输效率 损耗 功率容量Decibels (dB)作为单位功率值常用分贝来表示，这需要选择一个功率单位作为参考，常用的参考单位有1mW 和1W 。
如果用1mW 作参考，分贝表示为：=)mW (lg 10)dBm (P P 如1mW=0dBm 10mW=10dBm 1W=30dBm 0.1mW=−10dBm如果1W 作参考，分贝表示为：如1W=0dBW10W=10dBW0.1W=−10dBW)W (lg 10)dB (P P =插入损耗1.5 阻抗匹配阻抗匹配具有三种不同的含义，分别是负载阻抗匹配、源阻抗匹配和共轭阻抗匹配。
抗匹配源阻抗匹配和共轭阻抗匹配本节内容三种匹配阻抗匹配的方法与实现1. 三种匹配(impedance matching)入射波射波反射波Z 0Z lZ (1)g负载阻抗匹配：负载阻抗等于传输线的特性阻抗。
此时传输线上只有从信源到负载的入射波，而无反射波。
(2)源阻抗匹配：电源的内阻等于传输线的特性阻抗。
()阻抗内阻等传输线特性阻抗对匹配源来说，它给传输线的入射功率是不随负载变化的，负载有反射时，反射回来的反射波被电源吸收。
E gZ gZ in=Z g* E g负载阻抗匹配Z l =Z 0 Z =Z 信号源阻抗匹配g 0 共轭阻抗匹配Z in =Z g *匹配器1匹配器2*g in ZZ =Z in =Z 02. 阻抗匹配的实现方法隔离器或阻抗匹配衰减器负载匹配的方法：从频率上划分有窄带匹配和宽带匹配；从实现手段上划分有λ/4阻抗变换器法、支节调配法。
(1) λ/4阻抗变换器匹配方法此处接λ/4阻抗变换器lR Z Z 001=Z Z =0in电容性负载Z 0若是l 1λ/401Z Z =电感性负载又如何？Z 0Z 0Z 01ρR x =Z 0/ρZ i n =Z 0(2) 支节调配法(stub tuning)(2)(i)支节调配器是由距离负载的某固定位置上的并联或串联终端短路或开路的传输线（称之为支节）构成的。
微波技术与天线复习知识要点
微波技术与天线复习知识要点绪论●微波的定义：微波是电磁波谱介于超短波与红外线之间的波段,它属于无线电波中波长最短的波段;●微波的频率范围：300MHz~3000GHz ,其对应波长范围是1m~●微波的特点要结合实际应用：似光性,频率高频带宽,穿透性卫星通信,量子特性微波波谱的分析第一章均匀传输线理论●均匀无耗传输线的输入阻抗2个特性定义：传输线上任意一点z处的输入电压和输入电流之比称为传输线的输入阻抗注：均匀无耗传输线上任意一点的输入阻抗与观察点的位置、传输线的特性阻抗、终端负载阻抗、工作频率有关;两个特性：1、λ／2重复性：无耗传输线上任意相距λ／2处的阻抗相同Z in z= Z in z+λ／22、λ／4变换性: Z in z- Z in z+λ／4=Z02证明题：作业题●均匀无耗传输线的三种传输状态要会判断1.行波状态：无反射的传输状态▪匹配负载：负载阻抗等于传输线的特性阻抗▪沿线电压和电流振幅不变▪电压和电流在任意点上同相2.纯驻波状态：全反射状态▪负载阻抗分为短路、开路、纯电抗状态3.行驻波状态：传输线上任意点输入阻抗为复数●传输线的三类匹配状态知道概念▪负载阻抗匹配：是负载阻抗等于传输线的特性阻抗的情形,此时只有从信源到负载的入射波,而无反射波;▪源阻抗匹配：电源的内阻等于传输线的特性阻抗时,电源和传输线是匹配的,这种电源称之为匹配电源;此时,信号源端无反射;▪共轭阻抗匹配：对于不匹配电源,当负载阻抗折合到电源参考面上的输入阻抗为电源内阻抗的共轭值时,即当Z in=Z g﹡时,负载能得到最大功率值;共轭匹配的目的就是使负载得到最大功率;●传输线的阻抗匹配λ／4阻抗变换P15和P17●阻抗圆图的应用与实验结合史密斯圆图是用来分析传输线匹配问题的有效方法;1.反射系数圆图：Γz=|Γ1|e jΦ1-2βz= |Γ1|e jΦΦ1为终端反射系数的幅度,Φ=Φ1-2βz是z处反射系数的幅角;反射系数圆图中任一点与圆心的连线的长度就是与该点相应的传输线上某点处的反射系数的大小;2.阻抗原图点、线、面、旋转方向：➢在阻抗圆图的上半圆内的电抗x＞0呈感性,下半圆内的电抗x＜0呈容性;➢实轴上的点代表纯电阻点,左半轴上的点为电压波节点,其上的刻度既代表r min又代表行波系数K,右半轴上的点为电压波腹点,其上的刻度既代表r max又代表驻波比ρ;➢|Γ|=1的圆图上的点代表纯电抗点;➢实轴左端点为短路点,右端点为开路点,中心点处是匹配点;➢在传输线上由负载向电源方向移动时,在圆图上应顺时针旋转,；反之,由电源向负载方向移动时,应逆时针旋转;3.史密斯圆图：将上述的反射系数圆图、归一化电阻圆图和归一化电抗圆图画在一起,就构成了完整的阻抗圆图;4.基本思想：➢特征参数归一阻抗归一和电长度归一；➢以系统不变量|Γ|作为史密斯圆图的基底；➢把阻抗或导纳、驻波比关系套覆在|Γ|圆上;●回波损耗、功率分配等问题的分析✓回波损耗问题：1.定义为入射波功率与反射波功率之比通常以分贝来表示,即Lrz=10lgP in／Pr dB对于无耗传输线,ɑ=0,Lr与z无关,即Lrz=-20lg|Γ1| dB2.插入损耗：定义为入射波功率与传输功率之比3.|Γ1|越大,则| Lr |越小；|Γ1|越小,则| L in|越大;P21:有关回波损耗的例题例1-4✓功率分配问题：1.入射波功率、反射波功率和传输功率计算公式反映出了它们之间的分配关系;P192.传输线的传输效率：η=负载吸收功率／始端传输功率3.传输效率取决于传输线的损耗和终端匹配情况第二章规则金属波导●导波系统中的电磁波按纵向场分量的有无,可分为TE波、TM波和TEM波三种类型;知道概念➢TEM波：导行波既无纵向磁场有无纵向电场,只有横向电场和磁场,故称为横电磁波;E z=0而H z=0➢TM波E波：只有纵向电场,又称磁场纯横向波;E z≠0而H z=0➢TE波H波：只有纵向磁场,又称电场纯横向波;E z=0而H z≠0●导行条件：k c＜k时,f＞f c为导行波;●矩形波导、圆波导主要模式的特点及应用✧矩形波导：将由金属材料制成的、矩形截面的、内充空气的规则金属波导称为矩形波导;1)纵向场分量E z和H z不能同时为零,不存在TEM波;2)TE波：横向的电波,纵向场只有磁场;➢TE波的截止波数k c,➢矩形波导中可以存在无穷多种TE导模,用TE mn表示;➢最低次波形为TE10,截止频率最低;3)TM波➢TM11模是矩形波导TM波的最低次模,其他均为高次模;4)主模TE10的场分布及其工作特性➢主模的定义：在导行波中截止波长最长截止频率最低的导行模➢特点：场结构简单、稳定、频带宽和损耗小等;✧圆波导：若将同轴线的内导体抽走,则在一定条件下,由外导体所包围的圆形空间也能传输电磁能量,这就是圆形波导;➢应用：远距离通信、双极化馈线以及微波圆形谐振器等;➢圆形波导也只能传输TE和TM波形;➢主模TE11,截止波长最长,是圆波导中的最低次模;圆波导中TE11模的场分布与矩形波导的TE10模的场分布很相似,因此工程上容易通过矩形波导的横截面逐渐过渡变为圆波导;即构成方圆波导变换器;➢圆对称TM01模：圆波导的第一个高次模,由于它具有圆对称性故不存在极化简并模;因此常作为雷达天线与馈线的旋转关节中的工作模式;➢低损耗的TE01模：是圆波导的高次模式,它与TM11模是简并模;它是圆对称模,故无极化简并;当传输功率一定时,随着频率升高,管壁的热损耗将单调下降;故其损耗相对于其他模式来说是低的,故可将工作在此模式下的圆波导用于毫米波的远距离传输或制作高Q值的谐振腔;●熟悉模式简并概念及其区别1.矩形波导中的E-H简并：对相同的m和n,TE mn和TM mn模具有相同的截止波长或相同的截止频率;虽然它们的场分布不同,但是具有相同的传输特性;2.圆波导中有两种简并模：➢E-H简并：TE0n模和TM1n模的简并➢极化简并模：考虑到圆波导的轴对称性,因此场的极化方向具有不确定性,使导行波的场分布在φ方向存在cosmφ和sinmφ两种可能的分布,它们独立存在,相互正交,截止波长相同,构成同一导行模的极化简并模;●熟悉矩形波导壁电流分布及应用●波导激励的几种类型1.电激励2.磁激励3.电流激励●方圆波导转换器的作用圆波导中TE11模的场分布与矩形波导的TE10模的场分布很相似,因此工程上容易通过矩形波导的横截面逐渐过渡变为圆波导;即构成方圆波导变换器;第三章微波集成传输线●带状线、微带线的结构及特点1.带状线：➢是由同轴线演化而来的,即将同轴线的外导体对半分开后,再将两半外导体向左右展平,并将内导体制成扁平带线;➢主要传输的是TEM波;可存在高次模;➢用途：替代同轴线制作高性能的无源元件;➢特点：宽频带、高Q值、高隔离度➢缺点：不宜做有源微波电路;2.微带线：➢是由双导体传输线演化而来的,即将无限薄的导体板垂直插入双导体中间,再将导体圆柱变换成导体带,并在导体带之间加入介质材料,从而构成了微带线;微带线是半开放结构;➢工作模式：准TEM波●带状线、微带线特征参数的计算会查图➢带状线和微带线的传输特性参量主要有：特性阻抗Z0、衰减常数ɑ、相速v p和波导波长λg ●介质波导主模及其特点➢主模HE11模的优点：a)不具有截止波长；b)损耗较小；c)可直接由矩形波导的主模TE10激励;第四章微波网络基础●熟练掌握阻抗参量、导纳参量、转移参量、散射参量结合元件特性和传输参量的定义P84-P93➢阻抗矩阵Z➢导纳矩阵Y➢转移矩阵A➢散射矩阵S➢传输矩阵T●掌握微波网络思想在微波测量中的应用三点法的条件➢前提条件：令终端短路、开路和接匹配负载时,测得的输入端的反射系数分别为Γs,Γo和Γm,从而可以求出S11, S12, S22;第五章微波元器件●匹配负载螺钉调配器原理、失配负载；衰减器、移相器作用➢匹配负载作用：消除反射,提高传输效率,改善系统稳定性；➢螺钉调配器：螺钉是低功率微波装置中普遍采用的调谐和匹配原件,它是在波导宽边中央插入可调螺钉作为调配原件;螺钉深度不同等效为不同的电抗原件,使用时为了避免波导短路击穿,螺钉·都设计成为了容性,即螺钉旋入波导中的深度应小于3b/4b为波导窄边尺寸;➢失配负载：既吸收一部分微波功率又反射一部分微波功率,而且一般制成一定大小驻波的标准失配负载,主要用于微波测量;➢衰减器,移相器作用：改变导行系统中电磁波的幅度和相位；●了解定向耦合器的工作原理P106➢定向耦合器是一种具有定向传输特性的四端口元件,它是由耦合装置联系在一起的两对传输系统构成的;➢利用波程差;●熟练掌握线圆极化转换器的工作原理及作用●了解场移式隔离器的作用P122➢根据铁氧体对两个方向传输的波型产生的场移作用不同而制成的;●了解铁氧体环行器的分析及作用P123➢环行器是一种具有非互易特性的分支传输系统;第六章天线辐射与接收的基本理论第七章电波传播概论●天波通信、地波通信、视距波通信的概念1.天波通信：指自发射天线发出的电波在高空被电离层反射后到达接收点的传播方式,也成为电离层电波传播;主要用于中波和短波波段2.地波通信：无线电波沿地球表面传播的传播方式;主要用于长、中波波段和短波的低频段;3.视距波通信：指发射天线和接收天线处于相互能看见的视距距离内的传播方式;地面通信、卫星通信以及雷达等都可以采用这种传播方式;主要用于超短波和微波波段的电波传播●天线的作用●无线电波传输是产生失真的原因无线电波通过煤质除产生传输损耗外,还会使信号产生失真——振幅失真和相位失真两个原因：1.煤质的色散效应：色散效应是由于不同频率的无线电波在煤质中的传播速度有差别而引起的信号失真;2.随机多径传输效应：会引起信号畸变;因为无线电波在传输时通过两个以上不同长度的路径到达接收点;接收天线收到的信号是几个不同路径传来的电场强度之和;。
无线数据传输功率损耗计算
无线数据传输功率损耗计算功率灵敏度（dBm dBmV dBuV）dBm=10log(Pout/1mW)，其中Pout是以mW为单位的功率值dBmV=20log(Vout /1mV)，其中Vout是以mV为单位的电压值dBuV=20log(Vout /1uV)，其中Vout是以uV为单位的电压值换算关系：Pout＝Vout×Vout/RdBmV=10log(R/0.001)+dBm，R为负载阻抗dBuV=60+dBmV应用举例无线通信距离的计算这里给出自由空间传播时的无线通信距离的计算方法：所谓自由空间传播系指天线周围为无限大真空时的电波传播，它是理想传播条件。
电波在自由空间传播时，其能量既不会被障碍物所吸收，也不会产生反射或散射。
通信距离与发射功率、接收灵敏度和工作频率有关。
[Lfs](dB)=32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz)式中Lfs为传输损耗，d为传输距离，频率的单位以MHz计算。
由上式可见，自由空间中电波传播损耗（亦称衰减）只与工作频率f和传播距离d有关，当f或d增大一倍时，［Lfs］将分别增加6dB.下面的公式说明在自由空间下电波传播的损耗Los = 32.44 + 20lg d(Km) + 20lg f(MHz)Los=20Lg(4π/c)+20Lg(f(Hz))+20Lg(d(m))=20Lg(4π/3x10^8) +20Lg(f(MHz)x10^6)+20Lg(d(km)x10^3)=20Lg(4π/3)-160+20Lgf+120+20Lgd+60=32.45+20Lgf+20Lgd, d 单位为km，f 单位为MHzLos 是传播损耗，单位为dB，一般车内损耗为8-10dB，馈线损耗8dBd是距离，单位是Kmf是工作频率，单位是MHz例：如果某路径的传播损耗是50dB，发射机的功率是10dB，那末接收机的接收信号电平是-40dB。
下面举例说明一个工作频率为433.92MHz，发射功率为＋10dBm(10mW)，接收灵敏度为-105dBm的系统在自由空间的传播距离：1. 由发射功率+10dBm，接收灵敏度为-105dBmLos = 115dB2. 由Los、f计算得出d =30公里这是理想状况下的传输距离，实际的应用中是会低于该值，这是因为无线通信要受到各种外界因素的影响，如大气、阻挡物、多径等造成的损耗，将上述损耗的参考值计入上式中，即可计算出近似通信距离。
传输线与变压器工作方式特点
传输线与变压器工作方式特点一、传输线的工作方式特点1. 传输线的定义传输线是一种用于将电能或信号从一个地方传输到另一个地方的设备，通常由导体、绝缘层和外部层组成。
2. 传输线的工作原理当电信号通过导体时，会在导体内部产生电场和磁场。
这些电场和磁场会相互作用，形成一种波动，即所谓的电磁波。
这些电磁波会沿着导线向前传播，并在终端处被接收。
3. 传输线的特点（1）信号衰减小：由于导体内部电阻小，因此信号在传输过程中衰减较小；（2）带宽高：由于信号可以以较高的频率进行传输，因此带宽较高；（3）抗干扰能力强：由于采用了屏蔽措施和绝缘措施，因此抗干扰能力强。
二、变压器的工作方式特点1. 变压器的定义变压器是一种将交流电能从一个电路转移到另一个电路，并改变其大小或形式的设备。
它通常由两个或更多个线圈和一个铁芯组成。
2. 变压器的工作原理变压器的工作原理基于电磁感应定律。
当一个交流电源施加在一个线圈上时，会产生一个交变磁场。
这个磁场会穿过另一个线圈，并在其中产生一定的电势差。
3. 变压器的特点（1）功率大：由于变压器采用了铁芯，因此可以承载较大的功率；（2）效率高：由于变压器内部没有机械运动部件，因此效率较高；（3）可靠性高：由于变压器内部结构简单，因此可靠性较高。
三、传输线与变压器的联系1. 传输线与变压器的关系传输线和变压器都是用来传输电能或信号的设备。
传输线主要用于将信号从一个地方传输到另一个地方，而变压器主要用于改变电能大小或形式。
2. 传输线与变压器的配合使用在实际应用中，常常需要将信号从一种形式转换为另一种形式，并通过传输线进行传输。
这时就需要使用变压器对信号进行转换。
例如，在音频放大器中，需要将低电平的音频信号转换为高电平的信号，然后通过传输线传输到扬声器中。
3. 传输线与变压器的优化为了提高传输线和变压器的性能，常常需要对其进行优化。
例如，在传输线中可以采用更好的绝缘材料和屏蔽措施，以提高信号质量。
《微波技术与天线》第二版刘学观 第1章
(1-1-5)
式中, Z=R+jωL, Y=G+jωC, 分别称为传输线单位长串联阻抗和 单位长并联导纳。
第1章 均匀传输线理论 2. 均匀传输线方程的解 将式（1- 1- 5）第1式两边微分并将第 2 式代入, 得
d 2U ( z ) ZYU ( z ) 0 2 dz
同理可得
d I ( z) ZYI ( z ) 0 2 dz
第1章 均匀传输线理论
图 1-1 各种微波传输线 (a) 双导体传输线； (b) 波导; (c) 介质传输线
第1章 均匀传输线理论 对均匀传输线的分析方法通常有两种: 一种是场分析法, 即
从麦克斯韦尔方程出发, 求出满足边界条件的波动解, 得出传输
线上电场和磁场的表达式, 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, 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, 进而分析传输 特性。前一种方法较为严格, 但数学上比较繁琐, 后一种方法实
b Z0 ln r a
60
(1-1-17)
式中, εr为同轴线内、外导体间填充介质的相对介电常数。 常
用的同轴线的特性阻抗有50 Ω 和75Ω两种。
第1章 均匀传输线理论 2) 传播常数 γ 传播常数 γ 是描述传输线上导行波沿导波系统传播过程中 衰减和相移的参数, 通常为复数,由前面分析可知
1 2 1 2
。 对于 LC
R G j LC 1 jL 1 jC
1 ( RY0 GZ 0 ) j LC 2
于是小损耗传输线的衰减常数α和相移常数β分别为
(1-1-19)
1 α= (RY0+GZ0) 2 LC β=ω
无线数据传输功率损耗计算
无线数据传输功率损耗计算功率灵敏度（dBm dBmV dBuV）dBm=10log(Pout/1mW)，其中Pout是以mW为单位的功率值dBmV=20log(Vout /1mV)，其中Vout是以mV为单位的电压值dBuV=20log(Vout /1uV)，其中Vout是以uV为单位的电压值换算关系：Pout＝Vout×Vout/RdBmV=10log(R/0.001)+dBm，R为负载阻抗dBuV=60+dBmV应用举例无线通信距离的计算这里给出自由空间传播时的无线通信距离的计算方法：所谓自由空间传播系指天线周围为无限大真空时的电波传播，它是理想传播条件。
电波在自由空间传播时，其能量既不会被障碍物所吸收，也不会产生反射或散射。
通信距离与发射功率、接收灵敏度和工作频率有关。
[Lfs](dB)=32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz)式中Lfs为传输损耗，d为传输距离，频率的单位以MHz计算。
由上式可见，自由空间中电波传播损耗（亦称衰减）只与工作频率f和传播距离d有关，当f或d增大一倍时，［Lfs］将分别增加6dB.下面的公式说明在自由空间下电波传播的损耗Los = 32.44 + 20lg d(Km) + 20lg f(MHz)Los=20Lg(4π/c)+20Lg(f(Hz))+20Lg(d(m))=20Lg(4π/3x10^8)+20Lg(f(MHz)x10^6)+20Lg(d(km)x10^3)=20Lg(4π/3)-160+20Lgf+120+20Lgd+60=32.45+20Lgf+20Lgd, d 单位为km，f 单位为MHzLos 是传播损耗，单位为dB，一般车内损耗为8-10dB，馈线损耗8dBd是距离，单位是Kmf是工作频率，单位是MHz例：如果某路径的传播损耗是50dB，发射机的功率是10dB，那末接收机的接收信号电平是-40dB。
下面举例说明一个工作频率为433.92MHz，发射功率为＋10dBm(10mW)，接收灵敏度为-105dBm的系统在自由空间的传播距离：1. 由发射功率+10dBm，接收灵敏度为-105dBmLos = 115dB2. 由Los、f计算得出d =30公里这是理想状况下的传输距离，实际的应用中是会低于该值，这是因为无线通信要受到各种外界因素的影响，如大气、阻挡物、多径等造成的损耗，将上述损耗的参考值计入上式中，即可计算出近似通信距离。
第1章均匀传输线理论详解
第1章
1.1 1.2 1.3 1.4
均匀传输线理论
均匀传输线方程及其解 传输线阻抗与状态参量 无耗传输线的状态分析 传输线的传输功率、 效率与损耗
1.5
1.6 1.7
阻抗匹配
史密斯圆图及其应用 同轴线的特性阻抗
习
题
第1章 均匀传输线理论
传输线
电路：导线
e.g.50Hz交流电电线
无纵向电磁场分量的电磁波称为横电磁波，即TEM
波，TEM波只能够存在于双导体或多导体中。
另外, 传输线本身的不连续性可以构成各种形式的
微波无源元器件 , 这些元器件和均匀传输线、 有源
元器件及天线一起构成微波系统。
第1章 均匀传输线理论
一、传输线的种类
1、双导体传输线（TEM波传输线）： 它由两根或两根以上平行导体构成 , 因其传输的电 磁波是横电磁波（ TEM 波）或准 TEM 波 , 故又称为 TEM波传输线。
dU ( z ) Z I ( z) dz
dI ( z ) Y U ( z ) dz
移相
dU 2 ( z ) dI ( z ) Z Z Y U ( z ) 2 dz dz
dI 2 ( z ) Z Y I ( z) 0 2 dz
dI 2 ( z ) dU ( z ) Y Y Z I ( z) 2 dz dz
从微分的角度，对很小的Δz, 忽略高阶小量,有： u ( z , t ) u ( z z , t ) u ( z , t ) z z i ( z , t ) i ( z z , t ) i ( z , t ) z z 从电路角度，应用基尔霍夫定律，可得： i ( z , t ) u(z, t)+R﹒Δz﹒i(z, t)+ L z - u(z+Δz, t)=0 t u( z z, t ) i(z, t)+G﹒Δz﹒u(z+Δz, t)+ C﹒Δz﹒ -i(z+Δz, t)=0
关于无线信号传输距离和衰减问题
关于无线信号传输距离和衰减问题什么是无线CPE?CPE的英文全称为：Customer Premise Equipment！无线CPE就是一种接收wifi信号的无线终端接入设备，可取代无线网卡、无线AP和无线网桥！可以接收无线路由器，无线AP和无线打印服务器的无线信号！是一款新型的无线终端接入设备！大量应用于医院，单位，工厂，小区等无线网络接入，节省铺设有线网络的费用！搭配14DBI的原装平板定向天线！按照理想的状况来说户外直线传输距离达到2000米是没问题的！理想的情况所指的是无干扰无障碍的情况下，而在我们生活的城市这种情况基本上是不可能存在的，在一般的生活小区，医院和单位的较为稳定接收距离是500米左右！如果接收的距离内有墙体阻隔，按照每堵墙衰减3DBI来算(具体衰减值跟墙的参数有很大区别)此款无线USB CPE还搭配3米的USB延长线，如果要接受户外的无线信号，CPE天线最好是外置于户外，这样搭配的3米USB延长线是不可缺少的了！"穿墙能力"与设备使用的频段有直接的关系。
微波的最大特点就是近乎直线传播，绕射能力非常弱，因此身处在障碍物后面的无线接收设备会被障碍物给阻挡。
所以对于直线传播的无线微波信号来说，只能是"穿透"障碍物以到达障碍物后面的无线设备了。
"穿透"了障碍物的无线信号将逐渐变成较弱的信号，至于这个信号还有多强，这就是穿透能力或直接说是"穿墙能力"了。
对于用户来说，都希望无线信号能至少穿透屋内的墙壁和地板。
墙壁的材质有多种，有木质墙、玻璃墙、砖墙、混凝土墙等；地板一般是钢筋混凝土。
每穿透一道隔离墙，无线的接受信号或多或少都有衰减，上面的建筑结构依次从低到高的衰减。
一旦选用了发射功率过低、接收灵敏度不够、天线增益不够的无线设备，无线信号会衰减得很利害，传输速率急速下降，甚至会容易出现无线的盲点。
无线设备的发射功率、接收灵敏度(这是双向的)、天线增益、有效传输距离都直接与隔断穿透能力和连接是否稳定以及最终实际传输速率有关，是能否实现稳定速度无缝连接十分关键的指标。
(完整版)《射频电路理论与设计》习题参考答案
引言0.3 解：利用公式l jZ Z in λπ2tan 0=进行计算（1）m n n l l jZ Z in 6660102)12(32106)12(21062tan⨯+=⨯⨯+=∞=⨯=πππ 可见l 至少应该是1500Km（2）m n n l l jZ Z in 222010)12(875.12105.72)12(105.72tan---⨯+=⨯⨯+=∞=⨯=πππ l 至少是1.875cm 。
0.4 解：利用公式CX L X C L ωω1,-==进行计算 （1）Hz f 40=所以ππω802==f791051.210999.080--⨯=⨯⨯=πL X121210360.0100111.0801⨯-=⨯⨯-=-πC X （2）Hz f 9104⨯=，991081042⨯=⨯⨯=ππω3129991047.3100111.0108109.2510999.0108⨯-=⨯⨯⨯-==⨯⨯⨯=--ππC L X X 可见在低频时分布电感和分布电容可以忽略，但在射频时分布电感和分布电容却不能忽略。
0.5解：集肤效应是指当频率升高时，电流只集中在导体的表面，导体内部的电流密度非常小。
而趋肤深度是用来描述集肤效应的程度的。
利用公式μσπδf 1=来计算。
已知铜的磁导率m H /1047-⨯=πμ，电导率m S /108.57⨯=σ（1）m 00854.0108.510460177=⨯⨯⨯⨯⨯=-ππδ（2）m m μππδ21.110121.0108.510410315779=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=--由计算数据可得，用铜线传输电能时，60Hz 时是不需要考虑集肤效应的，但是当传输射频信号时，3GHz 时需要考虑集肤效应。
0.6 解：利用公式DC RF R a R δ2≈，μσπδf 1=计算 已知铜的磁导率m H /1047-⨯=πμ，电导率m S /108.57⨯=σ（1）m 57761000.3108.5104105001--⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=ππδ7.161000.3210153=⨯⨯⨯≈--DC RF R R （2）m 67791031.3108.51041041--⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=ππδ 1.1511031.3210163=⨯⨯⨯≈--DC RF R R 通过计算数据结果说明在射频状况下，电阻损耗很大。
(四川理工学院)微波技术与天线-第3章 TEM波传输线
第3章 TEM波传输线理论
电压反射系数与电流反射系数间差一个负号Γ u=-Γ i 。 通常将电压反射系数简称为反射系数, 并记作Γ(z)。
对于无耗传输线 j
Ae jz Zl Z 0 j 2 z ( z ) e jz Be Zl Z0
反射系数与终端位置有关，而且是位置的函数，在终端
d 2 I ( z) 2 I ( z) 0 dz2
第3章 TEM波传输线理论
电压、电流的通解为
U Aez Bez 1 I ( Aez Bez ) Z0
式中，Z0 (R1 jL1 ) /(G1 jC1 )称为传输线的特性阻抗 。
解中的待定常数由边界条件决定 传输线的边界条件通常有以下三种: ① 已知终端电压Ul和终端电流Il ② 已知始端电压Ui和始端电流Ii ③ 已知信源电动势Eg和内阻Zg以及负载阻抗Zl。 在实际工程中，通常选择1类边界条件，因此
vp与频率ω有关,这就称为色散特性。
在微波工程中,特性阻抗Z0对分析TEM传输线的传输特性 具有重要意义，它是表征传输线与前级匹配和后级匹配的重 要参量。
第3章 TEM波传输线理论
3.2 传输线阻抗与反射
传输线与前级源的匹配主要取决于传输线在入端的输入阻 抗，传输线与后级的匹配不仅取决于传输线终端接收机的输入 阻抗，还与传输线本身的特性阻抗有关。它们的这些关系用特
对于时谐电压和电流, 可用复振幅表示为
u(z, t)=Re［U(z)e jωt］ i(z, t)=Re［I(z)e jωt］ 可得传输线方程在频域的表示为：
dU R1 jL1 I Z1 I dz dI G1 jC1 U Y1U dz
这里Z1 R1 jL1和Y1 G1 jC1分别是传输线单位长度 的串联阻抗和并联导纳 。
传输线理论基础知识
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当频率提高到微波频段时，这些分布参数不可忽略。例如，设双线的分布电感L1= 1.0nH/mm，分布电容C1= 0. 01 pF/mm。当f=50Hz时，引入的串联电抗和并联电纳分别为Xl=314×10-3μΩ /mm和Bc= 3.14×10−12 S / mm。当f=5000MHz时，引入的串联电抗和并联电纳分别为Xl=31.4Ω/mm 和Bc=3.14×10-4S/mm 。由此可见，微波传输线中的分布参数不可忽略，必须加以考虑。由于传输线的分布参数效应，使传输线上的电压电流不仅是空间位置的函数。
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（3）表面波传输线：如介质波导、介质镜像线、单根线等。其传输模式一般为混合波型。适用于毫米波。（a）介质波导 （b）镜像线 （c）单根表面波传输线
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TEM波模型如图1-1所示，电场（E）与磁场（H）与电磁波传播方向（V）垂直。TEM传输线上电磁波的传播速度与频率无关。
其中增量电压dU(z)是由于分布电感Ldz和分布电阻R的分压产生的，而增量电流dI (z)是由于分布电容Cdz和分布电导G的分流产生的。
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根据克希霍夫定律很容易写出下列方程：
略去高阶小量，即得：
式（2-2）是一阶常微分方程，亦称传输线方程。它是描写无耗传输线上每个微分段上的电压和电流的变化规律，由此方程可以解出线上任一点的电压和电流以及它们之间的关系。因此式（2-2）即为均匀传输线的基本方程。
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分布参数 当高频信号通过传输线时，将产生如下分布参数效应： （a）由于电流流过导线，而构成导线的导体为非理想的，所以导线就会发热，这表明导线本身具有分布电阻；（单位长度传输线上的分布电阻用 表示。） （b）由于导线间绝缘不完善（即介质不理想）而存在漏电流，这表明导线间处处有分布电导；（单位长度分布电导用 表示 。） （c）由于导线中通过电流，其周围就有磁场，因而导线上存在分布电感的效应；(单位长度分布电感用 表示。) （d）由于导线间有电压，导线间便有电场，于是导线间存在分布电容的效应；(单位长度分布电容 用表示。)
传输线方程及其解
对于均匀无耗传输线 Z 0 L / C
当损耗很小时，即当 R L G C 时，特性阻抗为
Z 0 ( R jL) /(G jC ) L C (1 R / jL)1/ 2 (1 G / jC ) 1/ 2 L C (1 R / 2 jL)(1 G / 2 jC ) L C
第一章 均匀传输线理论之•均匀传输线方程及其解
第一章 均匀传输线理论
1.1节 1.2节 1.3节 1.4节 1.5节 1.6节 1.7节
微波工程基础
均匀传输线方程及其解 传输线的阻抗与状态参量 无耗传输线的状态分析 传输线的传输功率、效率与损耗 阻抗匹配 史密斯圆图及其应用 同轴线的特性阻抗
1
第一章 均匀传输线理论之•均匀传输线方程及其解
c d
微波工程基础
LC
16
第一章 均匀传输线理论之•均匀传输线方程及其解
(3) 相速与传输线波长（相波长） 相速(phase velocity) —传输线上行波等相位面沿传输 方向的传播速度。 其表达式为
vp
dz dt L C
不管是入射波还是反射波，它们都是行波。
z
行波在传播过程中其幅度按e 衰减，称 为衰减常数。而相位随z 连续滞后 z ，故称 为相位常数。
微波工程基础
14
第一章 均匀传输线理论之•均匀传输线方程及其解
6. 传输线的工作特性参数
(1)特性阻抗——传输线上行波的电压与电流的比值
R jL Z0 G jC
微波技术和天线(第四版)刘学观 第1章
第一章均匀传输线理论第章传输1.1节均匀传输线方程及其解1.2节传输线的阻抗与状态参量1.3节无耗传输线的状态分析1.4节传输线的传输功率、效率与损耗1.5节阻抗匹配151.6节史密斯圆图及其应用1.7节同轴线的特性阻抗1.1 均匀传输线方程及其解 本节要点传输线分类均匀传输线等效及传输线方程传输线方程解及其分析传输线的特性参数1.微波传输线定义及分类微波传输线是用以传输微波信息和能量的各种形式的传输系统的总称，它的作用是引导电磁波沿一定方向传输因此又称为导波系统 第一类是双导体传输线，它由二根或二根以上平行传输，因此又称为导波系统。
第类是双导体传输线由根或根以平行导体构成，因其传输的电磁波是横电磁波（TEM 波）或准TEM 波，故又称为TEM 波传输线，主要包括平行双线同轴线带状线和微带线等行双线、同轴线、带状线和微带线等。
第二类是均匀填充介质的金属波导管，因电磁波在管内传播，故称为波导，主要包括矩形波导、圆波导、脊形波导和椭圆波导等。
第三类是介质传输线，因电磁波沿传输线表面传播，故称为表面波波导，主要包括介质波导、镜像线和单根表面波传输线等。
2. 均匀传输线方程当高频电流通过传输线时，在传输线上有：导线将产生热耗，这表明导线具有分布电阻；在周围产生磁场，即导线存在分布电感；由于导线间绝缘不完善而存在漏电流，表明沿线各处有分布电导；两导线间存在电压，其间有电场，导线间存在分布电容。
这四个分布元件分别用单位长分布电阻、漏电导、电感和电容描述。
设传输线始端接信号源，终端接负载，坐标如图所示。
Δz其上任意微分小段等效为由电阻R Δz 、电感L Δz 、电容C Δz z +Δz z z 0和漏电导G Δz 组成的网络。
i (z +Δz ,t )i (z ,t )R ΔzL Δz u (z +Δz ,t )u (z ,t )G Δz C Δz设时刻t 在离传输线终端z 处的电压和电流分别为u (z,t ) 和i (z,t )，+z +z +z z +Δz而在位置z Δz 处的电压和电流分别为u (z Δz,t )和i (z Δz,t )。
第1.4节 传输线的传输功率、效率与损耗
第一章 均匀传输线理论之•传输功率、效率与损耗
3.功率容量 功率容量(power capacity) 功率容量
功率容量：传输线上容许传输的最大功率。 功率容量：传输线上容许传输的最大功率。 当传输线的结构和介质材料选定后，功率容量由额定电 当传输线的结构和介质材料选定后， 和额定电流I 决定。 压UM和额定电流 M决定。 设传输线的驻波比为 ρ ，则功率容量可表示为
结论
1 − Γl
2 ρ
(1)回波损耗和插入损耗虽然都与反射信号即反射系数 回波损耗和插入损耗虽然都与反射信号即反射系数 有关，但回波损耗取决于反射信号本身的损耗， Γ 越 有关，但回波损耗取决于反射信号本身的损耗，|Γl|越 越小； 大，则|Lr|越小； 越小 (2)插入损耗 i则表示反射信号引起的负载功率的减小， 插入损耗L 则表示反射信号引起的负载功率的减小， 插入损耗 |Γl|越大，则| Li |也越大。 越大， 也越大。 Γ 越大 也越大
《微波技术与天线》
第一章 均匀传输线理论之•传输功率、效率与损耗
Z l − Z 0 (40 − Z 0 ) 2 + 30 2 Γl = = 2 2 Z l + Z 0 (40 + Z 0 ) + 30
将上式对Z0求导, 并令其为零, 经整理可得
1 2
402+302-Z02=0
回波损耗取决于反射信号本身的损耗，|Γl|越大，则|Γr|越小； 插入损耗|Li|则表示反射信号引起的负载功率的减小，|Γl|越大，则|Li|也越大。
图 1- 9 | Lr|、 |Li|随反射系数的变化曲线
《微波技术与天线》
第一章 均匀传输线理论之•传输功率、效率与损耗 [例 1-4]现有同轴型三路功率分配器，如图1-10所示，设该功分器在 2.5GHz-5.5GHz频率范围内其输入端的输入驻波比均小于等于1.5，插入损耗 为，设输入功率被平均地分配到各个输出端口，试计算（1）输入端的回波 损耗（用分贝表示）；（2）每个输出端口得到输出功率与输入端总输入功 率的比值（用百分比表示）。 解（1）由于驻波比为1.5，因而反射系数的大小为
传输线与网路分析的知识
变压器是利用电磁感应原理工作的电器设备，其特性是实现电压的变换和电流 的传输。变压器由铁芯和绕组组成，通过改变绕组的匝数比来实现电压的变换。
传输线等效电路模型
传输线等效电阻
传输线的等效电阻是指单位长度 的传输线所具有的电阻值，它与 传输线的材料、截面积和温度有
关。
传输线等效电感
传输线的等效电感是指单位长度的 传输线所具有的电感值，它与传输 线的结构、匝数和磁导率有关。
传输线作用
在电子设备中，传输线用于连接各个 部件，实现信号的传递和能量的转移 。它们对于确保信号的完整性和系统 的稳定性至关重要。
传输线参数与特性
传输线参数
损耗
描述传输线性能的主要参数包括电阻、电 感、电容和电导。这些参数决定了传输线 的损耗、延迟和带宽等特性。
由于电阻和电导的存在，传输线在传递信线在电路中的
应用
详细阐述了传输线在电路中的应 用，如滤波器、阻抗匹配、微波 电路等，以及传输线的瞬态分析 和频域分析。
前沿技术动态关注
01
高速数字电路中的传 输线效应
随着数字电路工作频率的提高，传输 线效应愈发显著。当前研究关注于如 何减小传输线效应对信号完整性的影 响，如采用新型传输线结构、优化布 线方式等。
其他领域应用案例分享
01
自动控制系统
在自动控制系统中，传输线用于实现传感器与执行器之间的信号传输，
网络分析则用于系统建模与控制策略设计。
02
计算机网络
计算机网络中，传输线用于连接各种网络设备，网络分析则涉及网络协
议、路由算法等方面的研究。
03
航空航天领域
在航空航天领域，传输线的性能要求极高，需满足高温、高压等极端环
微波技术与天线课程标准
《微波技术与天线》课程教学标准目录一、课程名称二、适用专业三、必备基础知识四、课程的地位和作用五、主要教学内容描述六、重点和难点七、内容及要求模块一：电磁场理论基础1、教学内容2、教学要求3、教学手段及方法模块二：微波技术1、教学内容2、教学要求3、教学手段及方法模块三：天线技术1、教学内容2、教学要求3、教学手段及方法模块四：电波传播1、教学内容2、教学要求3、教学手段及方法八、说明1、建议使用教材和参考资料2、模块学时分配3、考核方法及手段4、注意事项5、其他说明一、课程名称：微波技术与天线二、适用专业：通信技术、通信网络与设备、移动通信技术、电子信息工程技术等通信工程系各专业。
三、必备基础知识1．应当学习的课程（1）高等数学知识（2）普通物理知识（3）电路分析基础（4）低频电子线路（5）高频电子线路（6）数字电子线路2．应当掌握的基本知识（1）微积分知识（2）矢量代数知识（3）极坐标与球坐标知识（4）场与场论知识（5）电磁波的相关知识（6）麦克方程组知识3．应当具有的技能（1）电路安装与调试技能（2）通信设备的使用技能（3）通信网络的安装与调试技能（4）电路的安装与调试技能四、课程的地位和作用1、课程的地位《微波技术与天线》是通信工程系通信技术、通信网络与设备、移动通信技术、电子信息工程技术等各专业的一门专业方向课程。
2、课程的作用《微波技术与天线》是通信技术专业的主要专业基础课之一，是现代通信工程技术人员必备的知识。
微波技术、天线技术与电波传播是无线通信系统的三个重要环节。
本课程的任务是理解麦克斯韦方程组，了解电磁波的形成、分类与极化；了解天线在无线通信系统中作用以及天线的分类；熟悉天线辐射的基本原理；熟悉发射天线与接收天线的主要特性参数；熟悉对称天线、折合天线、引向天线、电视发射天线、移动通信基站天线等线天线的结构、特点、工作原理与安装调试方法；熟悉螺旋天线、对数周期天线等宽频带天线的结构、特点、工作原理与安装调试方法；熟悉天线阵的原理、分类以及辐射特性；熟悉缝隙天线与微带天线的结构、主要特点、辐射原理与方向特性；熟悉喇叭天线、抛物面天线、卡塞格伦天线等面天线的结构、主要特点、辐射原理与方向特性；熟悉各种天线的安装、调试与测试技术；熟悉地波传播、天波传播与视距传播等电波传播知识；熟悉均匀传输线、波导、微波集成传输线、微波网络与微波元器件等微波技术知识。
怎样进行线损分析
怎样进行线损分析随着人们对电能质量和能源效率要求的不断提高，对电力系统各种损耗的监测和分析已经成为一个重要的问题。
其中，线损是电力系统中的一种常见损耗，在发电、输电和配电中都会存在。
为了合理利用电力资源、提高电力系统效率、降低电价，对线损进行深入研究和分析，尤为重要。
本文将介绍线损的概念、分类、常见原因和影响因素，并详细讲解如何进行线损分析。
线损的概念及分类线损，就是电力输送过程中电能在输电线路、变压器、接头、开关等部件中消耗的损失。
从能量流失的位置上可以分为输电线路损耗、变压器损耗和配电网损耗。
根据能量损失的形式，线损可以分为三种类型：电阻损耗、电感损耗和电容损耗。
•电阻损耗：由于导线通过电流时产生的电阻而产生的电能损失。
•电感损耗：由于线路及设备中的电阻、电感等因素导致的电磁能量转化为热能损失。
•电容损耗：由于沿线各种工艺因素（如导线间距、介质等）导致的发生的能量流逸失。
线损的常见原因线路的输送及电能转化系统存在着许多不可避免的损耗，其中常见原因有以下几点：传输线路电力线路是电能输送的主要物理通道，其电阻所造成的功率损耗难以避免。
随着输送距离的增加，电流增大，导线的电阻也对应增大，从而造成线路传输效率的逐渐降低。
变压器电力系统中变压器广泛应用于各种场合，其中变压器的损耗也非常重要。
变压器损耗包括铁损、铜损两种，其中铜损又可分为漏损和电阻损耗。
配电系统配电系统是将输电系统输出的高压电能转变为瞬间使用电或用于工业用电的低压电能的场所，由于各种原因造成电能损失并不算少。
主要原因包括变压器损耗、配电线路损耗、设备损耗以及地线电流损耗等。
影响线损的因素线损的大小与众多因素有关，包括总功率、功因数、电源电压、负载相数、线路长度、导线材料以及气象条件等。
通常，线损与导线材料的电阻、截面积、长度以及输电距离等因素有直接关系。
功率因素和电压的影响较小，但是如果负载的功率因数低，则会引起较大的线损。
当负载变化时，线损也随之变化，这是由于单位长度导线的电阻发生变化导致的。
第1.4节 传输线的传输功率、效率与损耗
《微波技术与天线》
第一章 均匀传输线理论之•传输功率、效率与损耗
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。 它们之间的关系为
1 1 + Γl ρ= = k 1 − Γl
《微波技术与天线》
第一章 均匀传输线理论之•传输功率、效率与损耗
［例 1- 3］设有一无耗传输线, 终端接有负载Zl=40-j30( ): ① 要使传输线上驻波比最小, 则该传输线的特性阻抗应取 多少？ ② 此时最小的反射系数及驻波比各为多少？ ③ 离终端最近的波节点位置在何处？ ④ 画出特性阻抗与驻波比的关系曲线。 解: ① 要使线上驻波比最小, 实质上只要使终端反射系数 的模值最小, 即 ∂ Γl = 0 , 而由式（1- 2- 10）得两倍，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 Rmax = Z 0 ρ ， 电压波节点的阻抗为最小的纯电阻Rmin = Z 0 / ρ；电磁能量一部分被负载吸 收，另一部分被负载反射回去。
《微波技术与天线》
第一章 均匀传输线理论之•传输功率、效率与损耗
3.功率容量 功率容量(power capacity) 功率容量
功率容量：传输线上容许传输的最大功率。 功率容量：传输线上容许传输的最大功率。 当传输线的结构和介质材料选定后，功率容量由额定电 当传输线的结构和介质材料选定后， 和额定电流I 决定。 压UM和额定电流 M决定。 设传输线的驻波比为 ρ ，则功率容量可表示为
《微波技术与天线》
第一章 均匀传输线理论之•传输功率、效率与损耗
驻波比和回波损耗和传输损耗
驻波比和回波损耗和传输损耗1.引言1.1 概述驻波比和回波损耗以及传输损耗是在电子通信和信号传输领域中非常重要的概念和指标。
它们在电路设计、天线设计、无线通信系统和光纤通信系统等许多领域中扮演着不可忽视的角色。
驻波比，即站在某一点上的波的最大幅值与最小幅值的比值，是评估信号传输线路中反射和传输性能的参数。
驻波比的值越接近1，说明信号传输线路的反射较小，传输性能越好；而驻波比的值越大，说明反射越严重，传输性能越差。
因此，准确地控制驻波比的值对于保证信号传输的稳定性和质量至关重要。
回波损耗则是指信号在传输线路上受到反射而损失的信号强度。
回波损耗的大小直接影响着信号传输的质量和稳定性。
反射现象常常会导致信号的干涉和失真，从而对信号的传输产生不利影响。
因此，在设计传输线路时，减小回波损耗是一项重要的任务。
传输损耗指的是信号在传输过程中所受到的总体损耗。
它包括了所有因素导致的信号强度减弱，例如电阻、电容、电感等元件的损耗，以及信号在传输线路上的回波损耗。
传输损耗的大小直接影响着信号的传输距离和传输质量。
因此，在信号传输系统的设计中，需要综合考虑各种因素，最大限度地减小传输损耗，以保证信号的可靠传输。
本文将深入探讨驻波比、回波损耗和传输损耗的概念、定义、影响因素，以及计算方法和减小它们的措施。
通过对这些重要概念的研究，可以帮助读者更好地理解电子通信和信号传输中的关键问题，并为实际工程设计提供指导和参考。
1.2 文章结构文章结构部分的内容本文将从驻波比、回波损耗和传输损耗三个方面进行阐述。
首先，引言部分概括了全文的内容和目的。
其次，在正文部分，分为三个小节分别介绍了驻波比、回波损耗和传输损耗的定义、原理和影响因素。
最后，结论部分对驻波比的重要性和影响进行了总结，同时总结了回波损耗和传输损耗的关系和影响。
整篇文章结构清晰，层次分明，旨在全面介绍驻波比和回波损耗以及传输损耗的相关知识。
通过本文的阅读，读者将能够深入了解驻波比、回波损耗和传输损耗的概念、计算方法以及其影响因素，为相关领域的研究和应用提供参考和指导。
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1.4 传输线的传输功率、效率与损耗传输线传输功率效率与损耗传输功率本节要点传输效率 损耗 功率容量Decibels (dB)作为单位功率值常用分贝来表示，这需要选择一个功率单位作为参考，常用的参考单位有1mW 和1W 。
如果用1mW 作参考，分贝表示为：=)mW (lg 10)dBm (P P 如1mW=0dBm 10mW=10dBm 1W=30dBm 0.1mW=−10dBm如果1W 作参考，分贝表示为：如1W=0dBW10W=10dBW0.1W=−10dBW)W (lg 10)dB (P P =插入损耗1.5 阻抗匹配阻抗匹配具有三种不同的含义，分别是负载阻抗匹配、源阻抗匹配和共轭阻抗匹配。
抗匹配源阻抗匹配和共轭阻抗匹配本节内容三种匹配阻抗匹配的方法与实现1. 三种匹配(impedance matching)入射波射波反射波Z 0Z lZ (1)g负载阻抗匹配：负载阻抗等于传输线的特性阻抗。
此时传输线上只有从信源到负载的入射波，而无反射波。
(2)源阻抗匹配：电源的内阻等于传输线的特性阻抗。
()阻抗内阻等传输线特性阻抗对匹配源来说，它给传输线的入射功率是不随负载变化的，负载有反射时，反射回来的反射波被电源吸收。
E gZ gZ in=Z g* E g负载阻抗匹配Z l =Z 0 Z =Z 信号源阻抗匹配g 0 共轭阻抗匹配Z in =Z g *匹配器1匹配器2*g in ZZ =Z in =Z 02. 阻抗匹配的实现方法隔离器或阻抗匹配衰减器负载匹配的方法：从频率上划分有窄带匹配和宽带匹配；从实现手段上划分有λ/4阻抗变换器法、支节调配法。
(1) λ/4阻抗变换器匹配方法此处接λ/4阻抗变换器lR Z Z 001=Z Z =0in电容性负载Z 0若是l 1λ/401Z Z =电感性负载又如何？Z 0Z 0Z 01ρR x =Z 0/ρZ i n =Z 0(2) 支节调配法(stub tuning)(2)(i)支节调配器是由距离负载的某固定位置上的并联或串联终端短路或开路的传输线（称之为支节）构成的。
可分为单支节(single-stub)调配器、双支节(double-stub)调配器及多支节(p)调配器(multiple-stub)调配器。
串联单支节匹配器并联单支节匹配器1'l 1max l ABZ 0Z lZ 0B Z 02l A ′′λ此处为第一波腹点ll φ1max =AB1'l 1min l ′Y 0Y 02l A ′B Y 0λλ±=l 此输应此处为第一波节点441min φπl 此处输入导纳应(c)多支节调配(multiple-stub tuning)单支节匹配的主要缺点是它仅能实现在点频上匹配，要展宽频带，可采用多支节结构来实现。
1.6 史密斯圆图及其应用史密斯圆图（smith chart）是用来分析传输线匹配问题的有效方法，它具有概念明晰、求解直观、精配问题的有效方法它具有概念明晰求解直观精度较高等特点，被广泛应用于射频工程中。
本节要点史密斯圆图史密斯圆图应用1(f i ffi i i )1.反射系数圆(reflection coefficient circles)传输线上任意一点反射系数表达为()()()11in in +−=Γz z z z z 传输线任射数()()0Z z Z z z in in =为归一化输入阻抗。
为一复数极坐标形式为φβφj )2(j ee)(l z l l z Γ=Γ=Γ−Γ(z )为复数，极坐标形式为：于顺时针转动；反之，由电源向负载移动时，时，反射系数经历一周。
针转动。
沿传输线每移动时，反射系数经历2/λ为不值时反射系数圆图如任一点与圆心连线的长度就是与该点相应的传输线上某点处的反射系数的大小连线与的那段实轴间的夹角就是反射系数的幅角 当|Γl |为不同值时反射系数圆图如下。
数的大小，连线与的那段实轴间的夹角就是反射系数的幅角。
o0=φ对于任一个确定的负载阻抗的归一化值，都能在圆图中找到一个与之相对应的点，它是传输线端接这一负载时计算的起点。
其起点为实轴左边的端点°同心圆的半径表示反射系数的大小（即φ=180处）沿传输线移动的距离以波长为单位来计量13i 3.阻抗圆图（smith chart ）实轴右半边为向电源电压波腹点又代表驻波比ρ实轴左半边为电压波节点又代表行波系数K将反射系数圆图归一化电图、归化电阻圆图和归一化电抗圆图画在一起，为完向负载整的阻抗圆图，也称为史密斯圆图。
结论阻抗圆图上的重要点线面结论：阻抗圆图上的重要点、线、面x =+1电抗圆弧上半圆电感性r =1的纯电阻圆纯电阻线开路点短路点匹配点纯电抗圆=-1x 1电抗圆弧下半圆电容性结论在阻抗圆图的上半圆内的电抗为x >0呈感性；下半圆内的电抗为x <0呈容性；实轴上的点代表纯电阻点，左半轴上的点为电压波节点，其上的刻度既代表r min ，又代表行波系数K ，右半轴上的点为电压波腹点，其上的刻度既代表r max ，又代表驻波比ρ； 圆图旋转一周为λ/2；|Γ|=1的圆周上的点代表纯电抗点；实轴左端点为短路点，右端点为开路点；中心点处有r =1、x =0，是匹配点；在传输线上由负载向电源方向移动时在圆图上应顺时针在传输线上由负载向电源方向移动时，在圆图上应顺时针旋转；反之，由电源向负载方向移动时，应逆时针旋转。
4.导纳圆图有时为了分析问题方便需要用到导纳圆图 有时为了分析问题方便，需要用到导纳圆图。
实际上由无耗传输线的λ⁄4的阻抗变换特性，将整个阻抗圆图旋转180°即得到导纳圆图。
阻抗圆图变为导纳圆图并不需要对圆图作任何修正，且保留了圆图上的所有已标注好的数字。
由于阻抗与导纳是倒数的关系。
导纳圆图上的重要点、线、面b =+1电纳圆弧上半圆电容性g =1的纯电导圆纯电导线短路点开路点匹配点纯电抗圆=-1b 1电纳圆弧下半圆电感性[例1-3]已知传输线的特性阻抗Z 0=50Ω。
假设传输线的负载阻抗为Z l =25+j25Ω，求离负载z =0.2λ处的等效阻抗。
解：先求出归一化负载阻抗0.5+j0.5，在圆图上找出与此相对应的点P ，以圆图中心点O 为中心、以OP 1，以圆图中点为中以1为半径，顺时针（向电源方向）旋转0.2λ到达点P 2，查出P 2点的归一化阻抗2−j1.04，将其乘以特性阻抗即可得到z =0.2λ处的等效阻抗为100 −j52(Ω)[例1-4]在特性阻抗Z 0=50Ω的无耗传输线上测得驻波比ρ=5，电压最小点出现在z =λ/3处，求负载阻抗。
电压波节点处等效阻抗为一纯电阻r min = K=1/ ρ=0.2，此点落在圆图的左半实轴上，从r min =0.2点沿等ρ的圆反时针（向负载方得到归化负载为故负载阻抗为解：向）转λ/3，得到归一化负载为0.77+j1.48，故负载阻抗为Z l =(0.77+j1.48)×50=38.5+j74(Ω)[15]例1-5]设一负载阻抗为Z l =100+j50Ω接入特性阻抗为Z 0=50Ω的传输线上。
要用支节调配法实现负载与传输线匹配，试用Smith 圆图求支节的长度及离负载的距离。
解：首先在圆图上找到与归一化阻抗2+j 相对应的点P 1其归一化导纳即为0.4-j0.2其归化导纳即为0.4j0.2，在圆图上体现为由P 1点变到中心对称的P 2点，P 2点对应的向电源方向的电长度为0.463 。
将P 2点沿等|Γl |圆顺时针旋转与的电导圆交于A 点B 点AB0.463点的导纳为1+j1，对应的电长度为0.159，B点的导A对应的电长度为0159纳为1-j1，对应的电长度为0.338。
（1）支节离负载的距离为d=0.037λ+0.159λ=0.196λd′= 0.037λ+0.338λ=0.375λ（2）短路支节的长度：短路支节对应的归一化导纳为0−j1和0+j1，分别与1+j1和1-j1中的虚部相抵消。
由于短路支节负载为短路，对应导纳圆图的右端点。
路支节负载为短路对应导纳圆图的右端点将短路点顺时针旋转至纯电纳圆（单位圆）与b= −1和b1的交点A,B，旋转的长度分别为：=1l=0.375λ−0.25λ=0.125λl′=0.125λ+0.25λ=0.375λ因此，从以上分析可以得到两组答案，它们分别是d=0.196λ,，l=0.125λ和d′=0.375λ，l′=0.375λ与用公式（1-5-21）和(1-5-22)算出的结果相同。
1521(1522)算出的结果相同某天线阻抗圆图某天线阻抗圆图。