5 微波传输线
微波技术(微波传输线)
描述信号在传输线上传播时的 幅度和相位变化的参数。
衰减
指信号在传输过程中幅度的减 小，与传输线的长度和材料有 关。
延迟
指信号在传输过程中时间的延 迟，与传输线的长度和传播速
度有关。
03
微波传输线的性能分析
传输线损耗
导体损耗
辐射损耗
由于导体中的电子与电磁场相互作用， 导致能量转化为热能，从而产生损耗。
传输线不连续性
不连续性定义
01
不连续性是指微波传输线中因结构、尺寸、材料等因素引起的
电磁场分布不连续的现象。
不连续性类型
02
不连续性可分为短路、开路、不均匀、不匹配等类型。
不连续性的影响
03
不连续性会导致信号反射、散射和模式转换等，影响微波系统
的性能。
04
微波传输线的实际应用
卫星通信系统
卫星通信系统是利用微波传输线实现地球上不同位置之间通信的重要应用之一。
微波技术的应用领域
01
02
03
通信领域
利用微波的穿透性和反射 性，实现无线通信和卫星 通信，如移动通信、电视 广播等。
雷达领域
利用微波的反射性和高频 率特性，实现高精度、高 分辨率的雷达探测和定位。
加热领域
利用微波对水分子产生共 振的特性，实现快速、均 匀的加热，常用于食品加 工和工业加热。
02
未来发展方向与展望
未来微波传输线将朝着高频化、高速化、 小型化、集成化的方向发展，以满足不
断增长的信息传输需求。
随着新材料、新工艺的不断涌现，微波 传输线的性能将得到进一步提升，如采 用新型介质材料、电磁超材料等，实现
更低损耗、更高传输效率的目标。
第五章 微波传输线PPT课件
1 kc2
( j
H z E z )
x
y
（5.9）
17
H
x
1 kc2
( j
E z y
H z ) x
k
H
y
1 kc2
(
j
E z x
H z ) y
其kc 中 2k222 2
（5.10）
12
由 （5.看9）出，电、磁场的横向分量可由其纵
向分量求出。故只要求出
就行。下面就来求Ez .H。z
z
HexHxeyHy ezHz
2. 将（5.4）展开为分量式：
1) （5.4a）展开为分量式：
左边E
ex
ey
ez
将（5.5a）代入
x y z
Ex Ey Ez
18.07.2020
8
左 右 e x( 边 E y j z边 E ( y e ) x H e y( x E e xy H E x y z) e e z z( H E x z y ) E y x)
左边 z无与 关 右边 z无 也 关 与
令
1 d2Z(z)2
Z(z) d2 z
(常数 )
k
2 c
则 t 2 E ( x ,y ) ( k 2 2 ) E ( x ,y ) 0
将 E ( x ,y ) e x E x ( x ,y ) e y E y ( x ,y ) e z E z ( x ,y ) 代入上式,则
9
将 （5.7）
Ex
1 j
中的 1 2 4
(H z y
H
y)
Ey
1 j
( H
x
H z ) x
Hx
《微波传输线》课件
环境影响与可持续发展
总结词
环境影响与可持续发展是微波传输线发展中必须考虑 的问题，需要采取有效措施降低对环境的影响。
详细描述
随着人们对环境保护意识的提高，微波传输线在发展 过程中必须考虑其对环境的影响。在材料选择、生产 制造、使用过程中，需要采取环保措施，减少对环境 的污染和破坏。同时，为了实现可持续发展，还需要 积极探索可再生能源的应用，如太阳能、风能等，以 降低能源消耗和碳排放量，为构建绿色、低碳的未来 做出贡献。
缺点
尺寸较大，不易实现小型化和集成化。
圆波导
结构特点
由一个金属圆筒和两个金属封盖构成 ，传输TEM模的电磁波。
应用场景
主要用于微波测量和某些特殊应用。
优点
具有低损耗、高带宽和良好的屏蔽性 能。
缺点
尺寸较大，不易实现小型化和集成化 ，且加工难度较高。
光纤
结构特点
由石英或塑料制成的纤芯和包层组成，传输 光波。
《微波传输线》PPT课件
目录
• 微波传输线概述 • 微波传输线的种类与结构 • 微波传输线的传输特性 • 微波传输线的应用场景 • 微波传输线的设计与优化 • 微波传输线的未来发展与挑战
01
微波传输线概述
定义与特点
定义
微波传输线是指用来传输微波信号的 导波结构，通常由金属导体（如铜、 铝等）构成。
06
微波传输线的未来发展 与挑战
新材料的应用
总结词
新材料的应用是微波传输线领域的重要发展 方向，有助于提高传输性能和降低成本。
详细描述
随着科技的不断发展，新型材料如碳纳米管 、石墨烯等在微波传输线中的应用逐渐受到 关注。这些新材料具有优异的电性能和机械 强度，可以替代传统的铜线材料，降低传输 损耗，提高传输速度，同时也有助于减轻线 缆重量和减小线缆尺寸，为未来的通信和航
微波传输线
2、波动方程
E E ( H ) , ( J 0) 2 t t
2
而
2 E ( E) E
又 0, E
E 2 E 0 t D 同理： E ( ) ( D) ( J 0) t t 2 H ( E ) 2 t t 2 H 2 H 2 0 t
2、波动方程的解 (1)条件和波导场特征：
不妨假定电磁波沿波导的纵向传播方向为z轴方 向，与z轴相垂直的横截面用字母t表示，横截面 内的坐标变量为(u1,u2)。由于我们讨论的金属波 导为沿传播方向上均匀无限长直波导，填充介质 为简单媒质，所以金属波导内传输的电磁场的场 量在横截面上分布规律不随坐标z变化，场量沿z 轴的变化规律与横向坐标(u1,u2)无关。这样，就 可以用分离变量法来求解波动方程。
D 同理 H ( J e ) t J e ( E ) t J e j ( j H ) J e H
2
左边
2 H H 2 H 2 2 H H J e
②对于无耗波： Z(z) =A+e-jβz +A-ejβz
两波除方向不同外，并无本质区别。只需考虑一个方向即 可。
Z(z) =A+e-jβz 对于磁场同样有：
H (u1, u2 , z) H (u1, u2 )Z ( z)
t2 H (u1 , u2 ) kc 2 H (u1 , u2 ) 0
2
（3）讨论： 对于交变电磁场，各场量都是空间、时间函 数。
第5章微波传输线PPT课件
y
e
jz
Hx
j
k
2 c
m
a
H
0
s
in
m
a
x cos n
b
y e jz
Hy
j
k
2 c
n
b
H
0
cos
m
a
x sin n
b
y e jz
Page 26
kc2
m2
a
n2
b
Page 27
5.2.2 矩形波导中波的纵向 传输特性
1. 截止波长
k 2 kc2 或 c
(5.52)
解（1）BJ-32型波导 a7.21c4m， b3.40c4m，由公式
c
2 m 2 n 2
a b
既工作波长为6cm时，波导中能传输 TE10模、TE20模、TE01模、TE11模和TM11模。
Page 35
（2）为保证单模传输，工作波长范围应为
7.21c4 m 14.428cm
工作波长为 12.03cm
Page 11
5.1.2 波沿波导传输的一般 特性
1. 波导中传输模的种类
Ez=0且Hz=0的传输模称为横电磁模， 也称为横电磁波，记作TEM波。
Page 12
(2)Ez=0而Hz≠0的传输模称为横电 模或磁模，记为TE模或H模；Ez≠0 而Hz=0的传输模称为横磁模或电= 模，记为TM模或E模。空心金属管 波导只能传输这类模。
Page 28
c
2
m
2
n
2
a b
(5.54)
fc
v
c
m
2
n
2
《微波传输线》课件
低噪音
微波传输线具备低噪音特性，在信号传输过程中不 会引入过多的干扰。
高灵敏度
微波传输线对微小信号非常敏感，可以实现高精度 的信研究领域
3 工业领域
包括无线通信、光纤通信等， 微波传输线在通信领域中扮 演着重要的角色。
包括辐射研究、涡流损耗测 量等，微波传输线在科学研 究中具备广阔的应用前景。
《微波传输线》PPT课件
微波传输线是一种用于在高频率电路中传输电能和信号的特殊电缆。它通过 高频率、高速度、高精度和高灵敏度的特点，实现了高效的电能传输。
什么是微波传输线？
微波传输线是一种用于在高频率电路中传输电能和信号的特殊电缆。它在微波技术中扮演着重要的角色，使得高频 率电路能够稳定地工作。
微波传输线的特点
包括同轴电缆、双对称电缆、单称电缆等不同类型，用于高频率电路的信号传输。
2 无线传输线
包括空气传输线、杆塔传输线、建筑传输线等适用于高频率电路信号传输的无线传输方 式。
微波传输线的优点
高频率响应
微波传输线可以有效地传输高频率信号，确保了电 路的正常工作。
高速传输
微波传输线能够实现快速的数据传输，适用于高速 通信和数据传输领域。
包括雷达、微波炉等，微波 传输线在工业应用中发挥着 重要的作用。
总结
微波传输线是一种高效、高精度的传输方式，被广泛应用于通信、研究和工 业等领域。我们应该进一步研究和探索微波传输线的应用潜力。
高频率
微波传输线可以工作在高频率范围内，实现高速数 据传输。
高速度
微波传输线的传输速度非常快，确保了高频率信号 的准确传输。
高精度
微波传输线具备高精度的信号传输和电能传输效果， 确保了电路工作的稳定性。
天线和微波技术中的微波传输线分析
天线和微波技术中的微波传输线分析微波传输线是天线和微波技术中的关键组成部分，广泛应用于通信、雷达、卫星通信等领域。
本文将分析微波传输线的基本原理、常用类型以及性能参数。
一、微波传输线的基本原理微波传输线是一种用于传输微波信号的导波结构，其基本原理是利用电场和磁场之间的相互耦合效应，将信号从发射端传输到接收端。
微波传输线通常由两个互相垂直的导体构成，其中一个导体被称为中心导体，另一个导体被称为外部导体，两者之间通过绝缘材料隔离。
二、微波传输线的常用类型1. 同轴电缆同轴电缆是最常见的微波传输线类型之一。
它由中心导体、绝缘层、外部导体和外部绝缘层组成。
同轴电缆具有较好的屏蔽性能和阻抗匹配特性，可用于长距离传输以及高频率应用。
2. 微带传输线微带传输线是微波集成电路中常用的传输线类型。
它由一层导体（常用铜箔）和一层绝缘层构成，然后再覆盖一层金属作为地面。
微带传输线具有尺寸小、易于制造以及低成本等优点。
3. 矩形波导矩形波导是一种广泛应用于高功率微波系统中的传输线类型。
它由金属矩形截面构成，内部是空气或绝缘材料。
矩形波导具有低损耗、高功率传输以及较好的屏蔽性能等特点。
三、微波传输线的性能参数1. 传输特性阻抗（Characteristic Impedance）传输特性阻抗是指在传输线上单位长度内电压和电流的比值。
不同类型的微波传输线具有不同的特性阻抗值，一般在50至75欧姆之间。
2. 相速度（Phase Velocity）相速度是指在微波传输线上电磁波的传播速度。
不同类型的传输线由于介质特性的不同，其相速度也会有所不同。
3. 传输损耗（Transmission Loss）传输损耗是指微波信号在传输过程中由于介质吸收、辐射损耗以及接头和连接器的不完美而引起的能量损失。
4. 驻波比（Standing Wave Ratio）驻波比是指由于传输线上反射导致的波纹现象。
通常情况下，我们希望驻波比越低越好，以减少信号衰减和能量损失。
微波传输线的特性及其应用
微波传输线的特性及其应用引言：微波传输线是一种用于传输高频电信号的特殊导线，它具有独特的特性和广泛的应用。
本文将探讨微波传输线的特性，以及它在通信、雷达、卫星通信等领域的应用。
一、微波传输线的特性1. 低损耗：微波传输线中的导线和绝缘材料经过精心设计，使得其在传输过程中损耗较低，能够有效地保持信号的强度和质量。
2. 宽带特性：微波传输线的结构和参数能够适应宽频带的传输需求，使得它能够传输多种频率的电信号，从而满足不同应用场景的需求。
3. 高速传输：微波传输线具有较高的传输速度，能够在纳秒级别内传输电信号，适用于需要快速传输的应用，如雷达系统。
4. 抗干扰能力强：微波传输线的设计和结构使得它具有较强的抗干扰能力，能够有效地抵御外界电磁干扰和噪声，保证信号的稳定性和可靠性。
二、微波传输线的应用1. 通信领域：微波传输线广泛应用于通信领域，如移动通信基站、光纤通信系统等。
它能够传输高频信号，满足通信系统对于大容量、高速传输的需求。
2. 雷达系统：雷达系统是一种利用微波信号进行目标探测和测距的技术，微波传输线在雷达系统中扮演着重要的角色。
它能够稳定地传输雷达信号，确保雷达系统的准确性和可靠性。
3. 卫星通信：微波传输线在卫星通信系统中起到关键作用。
卫星通信需要通过微波信号进行长距离传输，微波传输线能够有效地传输卫星信号，保证卫星通信的稳定和可靠。
4. 医学影像：微波传输线在医学影像领域也有广泛的应用。
如医学磁共振成像（MRI）系统中的微波传输线能够传输高频信号，实现对人体内部结构的精确成像。
结论：微波传输线具有低损耗、宽带特性、高速传输和抗干扰能力强等特性，因此在通信、雷达、卫星通信和医学影像等领域得到了广泛的应用。
随着科技的不断进步，微波传输线的应用将会越来越广泛，为人们的生活和工作带来更多的便利和创新。
微波传输线的设计与优化
微波传输线的设计与优化微波传输线是电磁波传输及功率传递的重要工具。
在现代通信和电子系统中，微波传输线被广泛应用于高频率的信号传输和功率传输。
微波传输线的设计和优化是微波技术领域中的一个关键问题。
本文将探讨微波传输线的设计和优化。
一、微波传输线的基础知识微波传输线是一种特殊的电路，其工作频率通常在300MHz以上。
微波传输线的主要作用是在不同的器件之间传输电磁能量。
微波传输线的特点是传输中不会有任何能量的散失或反射。
微波传输线的种类很多，如同轴电缆、微带线、片线等，其中最常用的是同轴电缆和微带线。
同轴电缆是由内外两支导线和一层绝缘层组成的，内导线位于中心，外导线被一层绝缘材料包覆。
同轴电缆具有抗干扰能力强和传输功率大的特点，因此被广泛应用于电视、雷达和通信等领域。
微带线由一层金属贴在绝缘基板的一面上，和一层地面引线贴在绝缘基板的另一面。
微带线的优点是集成性强和成本低，因此被广泛应用于半导体器件和通信系统等领域。
二、微波传输线的设计与优化微波传输线的设计和优化需要考虑电路的传输特性、损失以及抗干扰能力等因素。
以下是微波传输线设计和优化的几个关键问题。
1. 阻抗匹配阻抗匹配是一种重要的设计方法，可以有效降低传输线的反射损失。
当信号从一个器件进入另一个器件时，由于两个器件的阻抗不匹配，会产生反射，导致信号损失。
阻抗匹配的方法一般采用微波衰减器、极低噪声放大器和变压器等器件，通过调节阻抗值来实现阻抗匹配。
2. 接头设计微波传输线的接头设计也是非常重要的。
合适的接头设计可以最大程度地减小反射和信号损失。
接头的设计要考虑到引线的结构、接头的连接方式和接头的材料等因素。
接头尽量选择低噪声低损耗的材料和工艺。
3. 抗干扰设计微波传输线在传输过程中很容易受到外界干扰，如电磁干扰和静电干扰。
为了提高系统的可靠性和稳定性，必须进行抗干扰的设计。
这涉及到传输线的屏蔽问题、接地问题和筛选问题等。
在设计中要尽量选择具有较高的屏蔽效果和抗电磁干扰能力的材料和器件。
无耗均匀微波传输线行驻波工作的条件
无耗均匀微波传输线行驻波工作的条件
无耗均匀微波传输线是一种用于传输微波信号的特殊电缆，它具有良好的传输特性，可以有效地传输微波信号。
无耗均匀微波传输线的工作原理是，它将微波信号从发射端传输到接收端，并且在传输过程中不会损失信号强度。
要使无耗均匀微波传输线能够正常工作，需要满足一定的条件。
首先，无耗均匀微波传输线的长度必须满足一定的要求，这样才能保证信号在传输过程中不会受到太大的衰减。
其次，无耗均匀微波传输线的连接头必须严格按照规定的标准进行安装，以确保信号的传输效率。
此外，无耗均匀微波传输线的绝缘层必须具有良好的耐压性能，以防止信号在传输过程中受到干扰。
此外，为了使无耗均匀微波传输线能够正常工作，还需要进行行驻波测试。
行驻波测试是指在无耗均匀微波传输线上发射一个微波信号，然后测量信号在传输过程中的衰减情况，以确定传输线的性能。
如果衰减情况超出了规定的范围，则说明无耗均匀微波传输线的性能不足，需要进行改进。
总之，要使无耗均匀微波传输线能够正常工作，需要满足一定的条件，包括线长、连接头的安装、绝缘层的耐压性能以及行驻波测试。
只有满足这些条件，无耗均匀微波传输线才能正常工作，保证信号的传输效率。
微波传输线技术在高速数字电路中的应用
微波传输线技术在高速数字电路中的应用随着数字电路的发展，微波传输线技术在其中的应用日益广泛。
微波传输线技术是利用高频信号在导线中传输的一种技术，其工作频率通常在1GHz~100GHz之间。
在高速数字电路中，微波传输线技术有着广泛的应用，可以提高电路的传输速度和可靠性。
微波传输线技术的原理微波传输线技术是利用高频信号在导线中传输的一种技术，其传输速度非常快，理论上可达到光速。
微波传输线主要有两种形式：传输线和波导。
传输线是一种简单的导线结构，由两只金属线组成，中间有一层绝缘材料隔开。
当高频信号通过导线时，电流会在导线内部流动，而电磁场会在绝缘材料中传播。
传输线的特点是频带宽度大、损耗低，可以承受较大的功率，因此被广泛应用于高速数字电路中。
波导则是一种具有奇特形状的金属管道，其内部不需要绝缘材料。
当高频信号通过波导时，电磁波会在管道内部传播。
波导的主要优点是不易受到干扰，但也有着较为明显的缺点：成本昂贵、结构较为复杂。
微波传输线技术的应用微波传输线技术在高速数字电路中有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 高速通信在无线通信中，微波传输线技术被广泛应用，例如在卫星通信、移动通信等领域中。
通过微波传输线技术，可以将高速数字信号传输到较远的地方，确保通信的可靠性和传输速度。
2. 高速数据传输在计算机领域中，微波传输线技术被广泛应用于高速数据传输中。
例如在高速内存和处理器之间的数据传输中，使用微波传输线技术可以提高数据传输速度和可靠性，从而提高计算机的性能。
3. 射频电路在射频电路中，微波传输线技术被广泛应用于天线设计、功率放大器设计等方面。
通过微波传输线技术，可以实现高频信号的传输和处理，从而获得更好的性能和效果。
4. 有源器件设计有源器件是指具有放大、稳压、驱动等功能的器件，如放大器、驱动器等。
在有源器件设计中，微波传输线技术被广泛应用，可以实现高速信号的传输和放大，从而提高整个电路的性能。
5. 高速模数转换器设计在高速模数转换器设计中，微波传输线技术被广泛应用，可以实现高速信号的传输和转换，从而提高整个电路的性能和精度。
微波传输线基础理论与应用研究
微波传输线基础理论与应用研究一、微波传输线概述微波传输线是指在微波频段内传输微波信号的导线。
微波传输线有许多种不同的形式，包括同轴电缆、波导、介质波导、微带线等等。
微波传输线的应用十分广泛，包括通信、雷达、卫星通信、医学等领域。
二、微波传输线特点由于微波传输线所传输的是高频信号，因此具有许多独特的特点：1. 高频衰减由于微波传输线传输的是高频信号，因此在传输过程中会产生高频衰减。
为了降低高频衰减，需要采用低损耗的材料制作微波传输线。
2. 输电功率较大微波传输线所传输的功率非常大，因此需要考虑线路的稳定性和安全性。
同时，为了减少输电损耗，微波传输线的直径一般较大。
3. 频率要求高微波传输线所传输的频率很高，因此需要采用高频率的器件和材料来制作微波传输线。
4. 对机械尺寸的要求苛刻微波传输线对机械尺寸的要求非常苛刻，因为微波信号的波长非常短，因此微波传输线需要非常精准的尺寸和形状。
三、微波传输线的基础理论微波传输线的基础理论涉及到微波的传播和传输线的特性阻抗等概念。
1. 微波的传播微波的传播遵循传输线上的传输方程，其中包括传输线的电容和电感等参数。
在同轴电缆和波导中，微波的传播速度是常量；在微带线中，微波的传播速度与线路高度的平方成反比。
2. 传输线的特性阻抗传输线的特性阻抗是指在传输线上单位长度内电源或负载产生的电压和电流之比。
特性阻抗是描述传输线传输能力的重要参数，也常用来描述微波器件的特性。
四、微波传输线的应用研究微波传输线的应用研究包括通信、雷达、卫星通信、医学等领域。
1. 通信微波传输线在通信领域的应用主要包括同轴电缆和微带线。
同轴电缆被广泛用于电视、电话和计算机等领域的信号传输。
微带线则被用于高频率无线通信系统中。
2. 雷达微波传输线在雷达领域的应用主要包括波导和同轴电缆。
波导是一种能够传输高功率微波能量的传输线，常用于雷达系统的发射管和接收管。
同轴电缆则常用于雷达数据的传输。
3. 卫星通信微波传输线在卫星通信领域的应用十分广泛，包括卫星天线、卫星转发器等器件。
微波传输线
第三章 微波传输线
一、矩形波导中传输波型及其场分量
由于矩形波导为单导体的金属管，波导中不可能传输 TEM波，只能传输TE波或TM波。
（一）TM波
d 2 X x dx 2 d 2Y y dy
2 2 kx X x 0 2 ky Y y 0
三、交变电磁场的能量关系 对于一封闭曲面S，电磁场的能量关系满足复功率 定理，即 1 E H ndS P j 2 W W 2
S L m e
第三章 微波传输线
3-3 理想导波系统的一般理论 导波系统中的电磁波按纵向场分量的有无，可分为 以下三种波型(或模)： (1) 横磁波(TM波)，又称电波(E波)： Hz 0, E z 0 (2) 横电波(TE波)，又称磁波(H波)： (3) 横电磁波(TEM波)：
辅助方程
D E B H J E
第三章 微波传输线
场量的瞬时值与复数振幅值之间的关系为
E x , y , z, t E x , y , z cos t Re E x , y , z e j e j t Re E x , y , z e j t
第三章 微波传输线
二、波的传播速度和色散
1. 相速和相波长
相速是指导波系统中传输电磁波的等相位面沿轴向 移动的速度。 dz vp dt 若将等相位面在一个周期T内移动的距离定义为相 波长，则有
p v pT 2 T
第ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ章 微波传输线
对于TEM波，相速为 其相波长为 对于TE波和TM波， 相速为 相波长为
复数表示式为
微波传输线的特性及应用研究
微波传输线的特性及应用研究微波信号由传输线长度比传输信号波长的值确定，通常情况下信号路径长度<1/6有效波长可判定该传输线为微波信号传输。
微波传输线是高频信号测量中一项很重要的电路装置。
本文先阐述了微波的概论，并分析了传输线理论。
最后分析研究了微波传输线的应用。
标签：微波传输线；特性；应用研究1 微波概论1.1 微波的特性微波是一种高频率的电磁波，通常情况下为300MHz至300GHz，微波的波长很短，一般在微波频段中，其频率相对较高，而绕射能力却相对较弱，因此主要利用微波于视距范围进行信号的直线传播，也称为视距传播。
微波技术的关键理论就是微波传输理论[1]。
1.2 微波传输线微波传输线是基本的微波器件，微波传输线主要用来进行微波信号、微波能量的传递。
矩形波导、圆波导、平行双线、带状线、微带线以及同轴线都是常用的微波传输线。
微波传输线是一项引导电磁波沿特定方向传输的系统，所以需要满足麦克斯韦方程及导体、介质的边界条件，也就是说，需要满足的这两点条件决定了导行电磁波的传输特性以及电磁场的分布规律。
2 传输线理论2.1 传输线方程接有信号源、负载的传输线电路如图1所示。
式中的？祝Z表示电压反射系数，反映了终端在负载状况下入射波造成的反射情况。
（4）特性阻抗。
特性阻抗是指单独的电压、电流入射波的比，一般为复数，虚部和传输线损耗相关，实部对传输线上传输的能量起到了决定性的作用[2]。
3 微波传输线的应用微波测量中的微波传输线匹配情况意义重大，通常情况下对于高频信号幅度信息及传递均需要利用微波传输线，传输线驻波会影响到测量的误差。
一旦传输线、负载、信号源等形成的微波测量系统中的负载不能和传输线相匹配，就会形成驻波，不但会降低传输线功率容量，还会将传输线的衰减程度增加，导致信号源频率及输出不稳定，难以获得全部入射功率[3]。
3.1 驻波造成的测量值的影响实际进行高频信号检测的时候，需要检测高频信号发生器输出功率、高频衰减器、扫频仪寄生调幅系数、调制参数调幅度、超高频毫伏表等，确保这些状态良好能够对微波传输线作用的发挥起到重要作用，需要采用适合的微波传输线实施测量。
第三章微波传输线平行双线与同轴线
二、几类微波传输线介绍
• 为什么在微波工程中需要各种各样的传输 线？
• 多种多样的微波传输线是针对不同频段和 提高传输线的性能发展起来的，并投入具 体的工程应用。
平行双线 微带线
同轴线
矩形波导
其它微波集成传输线
1从平行双线到同轴线
ln 2D d
2 传输特性
沿平行双线传输的是不均匀的TEM波， 传播方向平行双线的方向。
Z0
L0 120ln 2D 400
C0
d
vp
1 L0C0
1
p
2
vp f
600 .m
3 损耗特性
对于平行双线传输线，线间介质多为 空气或局部优良绝缘支撑物，如果要考虑 传输损耗，则可只计导体损耗而不计介质 损耗。此时平行双线的衰减常数可按下式 估算：
第三章 微波传输线
§3.0 引言 §3.1 平行双线与同轴线 §3.2 微带传输线 §3.3 矩形截面金属波导 §3.4 圆截面金属波导 §3.5 光波导
§3.0 引言
一、微波传输线 二、几类微波传输线介绍 三、传输线研究的问题和分析方法
一、微波传输线
• 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, 其所导引的电磁波被称为导行 波。
通频带：0~nGHz，语音信号
在实际中,广泛使用不同型号的电缆连 接接头（Cable Connector）以实现电缆的 连接， 尽管其功能相似， 但结构不同。 它们的共同点都是将电缆的内导体和外导 体分别连接起来， 使用时要注意连接头电 气和机械很好的匹配。
微波传输线的特性与应用研究
微波传输线的特性与应用研究一、引言微波传输线是一种用于传输微波信号的传输介质，它的特性决定了它的应用范围。
本文将介绍微波传输线的特性及其主要的应用场景。
二、微波传输线的特性微波传输线的特性主要包括以下几个方面：1. 波阻抗特性微波传输线的波阻抗是指在传输线中沿着一个周期内的电压和电流之比，它的大小决定了能否有效地传输微波信号。
对于同一类型的传输线，当频率不变时，波阻抗是恒定的。
2. 衰减特性微波传输线在传输信号的过程中，由于线路的材料、结构等不同，会产生各种各样的损耗。
衰减特性描述了微波传输线传输信号时信号功率随传输距离增加而逐渐减少的情况。
3. 相速特性在微波传输线中，由于信号的传输速度会受到各种因素的影响，比如传输线的长度、线路的材料、传输信号的频率等等。
因此，从一个地方传输到另一个地方需要的时间也是不同的。
4. 阻抗匹配特性微波传输线的阻抗特性对于信号的传输非常关键，如果信号在不同的传输线之间传输，需要确保它们之间的阻抗匹配，否则信号将会被反射回去，从而导致信号功率的损失。
三、微波传输线的应用微波传输线具有多种应用场景，其中比较常见的有以下几个：1. 微波天线微波天线是将微波信号转换为电磁波信号的一种设备，其核心是微波传输线。
通过微波传输线将信号从信号源传递给天线，再由天线将信号发出去。
2. 微波滤波器微波滤波器是一种能够滤除谐波和杂波的设备，也是微波传输线的一个重要应用场景。
它使用微波传输线将需要过滤的信号传送到滤波器中，由滤波器去除杂波和谐波后再传回到传输线中。
3. 微波放大器微波传输线还是微波放大器的一个关键部分。
通过微波传输线将微波信号传送到放大器中，由放大器对信号进行放大处理后再重新传回到传输线中。
4. 微波测量设备微波测量设备通常采用微波传输线进行信号传输，通过测量信号在传输线中的衰减程度，可以测量被测物品的电磁特性参数。
四、总结微波传输线是微波技术中不可或缺的一部分，它的特性决定了它在微波通信、微波测量等领域的重要应用。
微波传输线的总结及实际中的应用
微波传输线的总结及实际中的应用传输线是指能够引导电磁波沿一定方向传输的导体、介质或有它们构成的导波系统的总称，其所引导的电磁波称为导行波。
按其所传输电磁波的性质可分为双导体传输线、单导体传输线和介质传输线。
把导行波传播的方向称为纵向，垂直于导行波传播的方向称为横向。
一般将截面尺寸、形状、媒介分布、材料及边界条件均不变的规则导波系统称为均匀传输线。
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、有源元件及天线一起构成微波系统。
应用传输线不仅用于传送电能和电信号，还可以构成电抗性的谐振元件。
例如，长度小于1/4波长的终端短路或开路的传输线，其输入阻抗是感抗或容抗；长度可变的短路线可用作调配元件（短截线匹配器）。
又如长度为1/4波长的短路线或开路线分别等效于并联或串联谐振电路，称为谐振线；其中1/4波长短路线的输入阻抗为无穷大，可用作金属绝缘支撑等。
此外，还可利用分布参数传输线的延时特性制成仿真线等电路元件。
电压驻波比传输线上的反射波与入射波叠加后形成驻波，即沿线各点的电压和电流的振幅不同，以1/2波长为周期而变化。
电压（或电流）振幅具有最大值的点，称为电压（或电流）驻波的波腹点；而振幅具有最小值的点，称为驻波的波谷点；振幅值等于零的点称为波节点。
线上某电压波腹点与相邻波谷点的电压振幅之比称为电压驻波比，简称驻波比；其倒数称为行波系数。
阻抗匹配目的是使传输线向负载有最大的功率转移，即要求负载阻抗与传输线的特性阻抗相等，相应地有|Γ|=0（或ρ=1）。
如果负载阻抗与传输线的特性阻抗并不相等，就需要在传输线的输出端与负载之间接入阻抗变换器，使后者的输入阻抗作为等效负载而与传输线的特性阻抗相等，从而实现传输线上|Γ|=0。
阻抗变换器的作用实质上是人为地产生一种反射波，使之与实际负载的反射波相抵消。
在实际问题中，还需要考虑传输线输入端与信号源之间的阻抗匹配。
传输线反射反射就是在传输线上的回波。
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正因为无源，电与磁几乎对称。 假定条件（四个） 1. 波导条件：假定截面不随z而变化； 2. 理想均匀条件：波导内ε ，μ 均匀，波导内壁 σ 无限大；
问题出发点和假定条件
3. 无源条件：波导内ρ， J 0 ； 4. 无限条件：波导无限长。
y z
x o
波导(Waveguide)
问题出发点和假定条件
矩形波导产生的思想过程
下面以矩形波导为例：
低频传输线的能量主要封闭在导线内部。随着频率 的提高，能量需在导线之间的空间(Space)传输。这 是由封闭→开放的第一过程。 随着频率的进一步提高，开放空间受干扰，影响太 大。它带来的直接问题是：能量损失和工作不稳定 。究其原因是开放(Open)造成的特点。因此，又开 始用枝节再一次封闭起来，使能量在内部传输。这 是由开放→封闭的第二过程，它是对第一次的否定 。但这次所封闭的不是导线内部，而是空间内部。
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E j H E Et ez Ez H j E H Ht ez H z H 0 t ez E 0 z ( t e z ) ( Et e z E z ) j ( H t e z H z ) 横向分量、纵向 z 分量分别相等 t E t e z j H z t Et E z 0 E t z e E e j H t z z z t z H H 0 t t z t H t e z j E z z H t e H e j E t t z z z 15 z
2
该式表明：纵向分量满足赫姆霍兹方程
（三）讨论两个纵向分量表达式
对 t E t e z j H z 作 t 运 算 ， 并根据 A ( A) 2 A得 : 2 2 t t E t t ( t E t ) t E t t ( E z ) t E t z 2 2 j t e z H z k E t 2 E t t E z z z 其中： E 0 ( t e z ) ( E t e z E z ) 0 t E t E z z z 2 2 2 2 2 k Et 2 Et t Et 0 （k ）E t 0 z 2 2 同理：（ k ）H t 0
波导(Waveguide)是以否定双导线传输作为出
发点的。然而，它又上升到更高的广义传输线
理论。即任意波导的情况在z方向都可以作为
广义传输线。所以，双导线的一切(包括Smith
圆图)都可以用到波导方面。
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12
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5.1金属波导传输线的一般分析
5.1.1导波方程及其解
在广义坐标系中 ( x , y ) ( u, v ) 横 坐 标 无 关 ( r , ) 纵 坐 标 z， 传 输 方 向
z
z
2 /
2 横向分量可由纵向分量完全确定
E t e u E u ev E v H t e u H u ev H v
j E z H z Eu 2 kc h1 u h2 v
a W 2
4W ຫໍສະໝຸດ 2a ≥ / 2或 ≤ 2a
构成了波导传输的第一个约束条件
λ λ
从双导线到矩形波导
问题出发点和假定条件
波导一般解的出发点是频域的无源Maxwell方程组。
H jE E jH E 0 H 0
E ( u, v , z ) E t ( u, v , z ) e z E z ( u, v , z ) H ( u, v , z ) H t ( u, v , z ) e z H z ( u, v , z ) t e z 进一步： t eu ev z h r u h r v
区分
2
传输线理论和导波系统有何不同？各要解决
什么问题？
传输线理论仅仅解决了空间的z方向的电磁运动规 律。（路） 导波系统要解决的是（x，y）方向的电磁运动规 律。（波） 所谓不同的导波系统（不同截面、不同形状），z 方向是它的矛盾的普遍性（共同规律））
不同截面的导波系统反映了矛盾的特殊性。
2 令k 2 2 则 ： 2 2 k 2 2 k c2 z
1 式3可 表 示 为 ： Et 2 (- j t E z j e z t H z ) kc 1 同理可得： H t 2 (- j t H z j e z t E z ) kc
第5章 微波传输线
熟悉波导中导波场的一般求解方法———纵向场法
熟悉金属波导的波型理论（波型的分类，波型的场结构、 波型的特点及其沿波导轴向的传输特性） 掌握波导中波的传播条件及各类波导的主模 掌握规则波导的传输特性参数———截止频率/截止波
长、相速/群速、波导波长、波阻抗
了解规则波导设计的一般原则———单模传输、传输功 率尽量大，损耗小
该式表明：横向分量可以由纵向分量完全确定。 将其在广义坐 标系中展开可 得：
j E z H z Eu 2 k h u h v c 1 2 E v j E z H z 2 k h v h u c 2 1 j H z E z H u k 2 h u h v c 1 2 j H z E z Hv 2 k h v h u c 2 1
该式表明：横向分量满足赫姆霍兹方程
结论：
1 横向分量、纵向分量均满足赫姆霍兹方程 2 2 2 2 2 2 K , E k E 0 E k E 0
2 2 H t k H t 0
t t
2 2 H z k H z 0 k
1
什么是波导？
从广义上看，波导泛指用来引导电磁波的传输线
或器件，包括双导线、同轴线、矩形波导、圆波
导、带状线、微带线、介质波导 从狭义上看，波导特指“空心”或“填充介质” 的封闭“腔体”。
传输线： 一般由两个或多个导体组成 支持TEM波 波导： 一般由单个导体组成 支持TE/TM波,不支持TEM波
Ev
eu ev ez ev ez eu e z eu ev
j E z H z 2 kc h2 v h1 u
kc2 k 2 2
j H z E z Hu 2 kc h1 u h2 v
波在导体内关不住，在空间可以。
矩形波导产生的思想过程
这种做法使微波能量既在空间传输，又是封闭的。
S
S
S
低频—封闭的导线
微波低端—开放空间
高端—封闭空间
矩形波导产生的思想过程
波导(Waveguide)，很多书从概念上认为是双导线
两侧连续加对称λ/4枝节，直到构成封闭(Closed)电
路为止。如果其导线的宽度是W，则波导的宽边
0 x x x y y x y y 又 t H t j e z E z kc2 E z 2 t Ez 0 2 2 2 即： (k 2 2 t ) E z 0 (k ) E z 0 z 同理： (k 2 2 ) H z 0
E t 对 式 t e z E z e z j H t两 边 作 ez 运 算 ： z z E t e z （ t e z E z e z ） e z （ j H t） 整 理 得 ： z z z 2 E z H t （e z t e z） 2 （ e z e z E t） j e z z z z 根据公式 A B C ( A C ) B ( A B )C得 ： e z t e z (e z e z ) t (e z t )e z t e z e z E t (e z E t )e z (e z e z ) E t E t
j H z E z Hv 2 kc h2 v h1 u 21
（一）讨论两个横向分量表达式
H t 2 ( t E z） 2 Et je z z z z
(式1）
H t 式 t e z H z e z j E t两 边 乘 以 j 得 ： z H t 2 j t e z H z j e z E t (式 2） z 式1 式 2整 理 得 ： 2 2 ( t E z） 2 E t j t e z H z E t z z 2 2 ( 2 ) E t ( t E z） j e z t H z (式 3） z z 电 磁 波 沿 波 导 纵 向 传 的 输波 动 因 子 为 e jz (考 虑 损 耗 为 e z） 2 2 2 ； j ; z z (为 相 移 常 数 ）
（二）进一步讨论两个横向分量表达式
1 E t 2 (- j t E z j e z t E z ) kc 1 H t 2 (- j t H z j e z t E z ) kc 对上式两边作 t 得 ： 1 1 t H t 2 (- j t t H z j t e z t E z ) 2 j 2 e t z Ez kc kc 其 中 t t ( ) ( ) x y x y