传输线理论

认识传输线
一、传输线的基本概念
1、定义
传输线:是用来引导传输电磁波能量和信息的装置，例如：
信号从发射机到天线或从天线到接收机的传送都是由传输线来 完成的。(或凡是用来把电磁能从电路的一端送到电路的另一端 的设备统称为传输线)。如图所示。
2 、对传输线的基本要求
（1）传输损耗要小，传输效率要高； （2）工作频带要宽，以增加传输信息容量和保证信号 的无畸变传输； （3）在大功率系统中，要求传输功率容量要大； （4）尺寸要小，重量要轻，以及能便于生产和安装。 ( 为了满足上述要求，在不同的工作条件下，需采用不同 型式的传输线。在低频时 , 普通的双根导线就可以完成传 输作用,但是,随着工作频率的升高,由于导线的趋肤效应和 辐射效应的增大使它的正常工作被破坏 .因此,在高频和微 波波段必须采用与低频时完全不同的传输线形式)
融为一体，它们构成的是分布参数电路，即在传输 线上处处有贮能、处处有损耗。也正是如此，在微 波下，传输线的作用除传输信号外还可用于构成各 种微波电路元件。
3、传输线的分布参数及其等效电路
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随着信息系统工作频率的提高和高速数字电路的发展，必 须考虑传输距离对信号幅度相位（ 频域）和波形时延（ 时域） 的影响。本章从电路的观点出发，将传输线看作分布参数电路， 与下一章导波理论相比较，传输线理论不考虑具体传输线的结构 和横向纵向的场分布，只关心电压电流或等效电压电流沿传输线 的变化。相对于场的理论而言，传输线是一种简化的模型，它不 包括横向（ 垂直于传输线的截面）场分布的信息，却保留了纵 向（ 沿传输线方向）波动现象的主要特征。对于许多微波工程 中各种器件部件，采用这种简化的模型进行分析计算仍然是非常 有效的和简洁的。在频域，我们所关心的是稳态解，应用入射波 、反射波、幅度、相位等概念来描述线上的工作状态；在时域， 我们所关心的是瞬态解，应用入射波、反射波、时延、瞬态波形 等概念来描述线上的工作状态。传统的传输线理论注重频域稳态 解。在实际工作中，由于高速数字电路的飞速发展，传输线上时 域信号的瞬态解正日益引起人们的关注和研究。
（1） 横电磁波（TEM波）传输线，如双导线、同轴 线、带状线等。常用波段米波、分米波、厘米波。
(a)平行双导线
（b）同轴线
（c）带状线
（2）波导传输线（TE和TM波），如矩形、圆形、脊形
和椭圆形波导等。厘米波、豪米波低端。
（a）矩形波导 （b）圆形波导 （c）脊形波导
（3）表面波传输线：如介质波导、介质镜像线、单根
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传输线的构成 从传输模式上看，传输线上传输的电磁波可以分为三种 类型。 （1） TEM波（横电磁波）：电场和磁场都与电磁场传播 方向垂直。 （2）TE波（横电波）：电场与电磁场传播方向垂直，传 播方向上只有磁场分量。 （3）TM波（横磁波）：磁场与电磁波传播方向垂直，传 播方向只有电场分量。
1、长线效应
设传输线的几何长度为 l，其上工作波长为 。（下面定义 几个参数） 电长度： 一般称 l 为传输线的电长度（电刻度）。 长线： 一般认为电长度 l 0.1 (或0.05)的传输线是 长线。（相应地 l 比 小的多的传输线就是短线。）。 在微波下工作的传输线，其几何长度与它的工作波长相比 较， l 比 还长或者两者可以相比拟，也就是说一般在微波波段 满足长线这个条件。 注意：长线是一个相对的概念，它指的是电长度而不是几 何长度。 c 3 108 例如：当 f 10GHz 时， 米＝3厘米， 0 . 03 9
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。本课程中射频电路只涉及TEM传输线。
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3、传输线分类
TEM传输线有很多种类，常用的有双线传输线、同轴线、 带状线和微带线（传输准TEM波），用来传输TEM波的传输 线一般由两个（或两个以上）导体组成。
f
10 10
则几厘米的传输线就应视为长线；
c 3 108 当 f 50Hz 时， 则 6000 千米，即使长为几 f 50 百米长的线却仍是短线。
2、 结论
在微波频率时，传输线的分布参数效应不能被
忽略，而认为传输线的各部分都存在有电感、电容、
电阻和电导，也就是说，这时传输线和阻抗元件已
线等。其传输模式一般为混合波型。适用于毫米波。
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（a）介质波导
（b）镜像线
（c）单根表面波传输线
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长线的含义 传输线是传输电磁能量的一种装置，在低频电路中的导线属 于传输线的一种特例。低频传输线中（导线），电流几乎均匀分 布在导线内部。随着工作频率的升高，波长不断减小，电流集中 在导体表面，内部几乎没有能量传输。传输线上的电压和电流随 着空间位置的不同而变化，电流和电压呈现出波动性。我们引入 长线的概念来区分它们。 长线是指传输线的几何长度和线上传输电磁波的波长的比值 （即电长度）大于或接近于 1；反之，则称为短线。可见二者是 相对概念，取决于传输线的电长度而不是几何长度。 在射频电路中，传输线的几何长度有时只有几厘米，但是因 为这个长度已经大于工作波长或与工作波长差不多，仍称为长线； 而输送市电的电力线，即使几何长度为几千米，单与市电的波长 （如6000km）相比，还是小得多，所以将其视为短线。
内容简介

1.1 认识传输线
1.2 同轴线
1.3 同轴电缆


1.4 微带线
1.5 双线传输线
传输线理论
射频识别（ Ratio Frequency Identication ， RFI D ），是 20 世纪 80 年代发展起来的一种自动识别技 术， RFID 利用射频信号的空间耦合实现无接触信息 传输并通过所传输的信息进行目标识别。射频识别 包括射频（ RF ）与识别（ ID ）两个部分。其中“射 频”部分主要指电子标签和读写器中的射频电路即 射频前端和天线，是实现射频识别的基础。 本章将引入射频电路中的基本概念 —— 传输线， 并对其做简单的介绍。