传输线基本理论知识

来源：网络收集时间：2026-09-09

导读：第八章传输线理论在讨论微波基本概念时，在讨论微波基本概念时，曾指出了工程中所关心的微波传输问题。中所关心的微波传输问题。微波传输的最明显特征是别树一帜的微波传输线，最明显特征是别树一帜的微波传输线，例如，双导线、同轴线、例如，双导

第八章传输线理论在讨论微波基本概念时，在讨论微波基本概念时，曾指出了工程中所关心的微波传输问题。中所关心的微波传输问题。微波传输的最明显特征是别树一帜的微波传输线，最明显特征是别树一帜的微波传输线，例如，双导线、同轴线、例如，双导线、同轴线、带线和微带等等。我们很容易提出一个问题：微波传我们很容易提出一个问题：输线为什么不采用50周市电明线呢? 50周市电明线呢输线为什么不采用50周市电明线呢?

1 1 第八章微波传输线

作业《电磁场与电磁波》 P221: 8.20, 8.21,8.24, 8.25 《电磁场微波技术与天线》 P72. 2-5 P73. 2-7

2 2 第八章微波传输线

主要内容8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 低频传输线与微波传输线无耗传输线方程无耗传输线的基本特性均匀无耗传输线工作状态阻抗圆图及其应用传输线的阻抗匹配

3 3 第八章微波传输线

8.1 低频传输线和微波传输线低频电路有很多课程，唯独没有传输线课程。低频电路有很多课程，唯独没有传输线课程。理由很简单：只有两根线有什么理论可言？很简单：只有两根线有什么理论可言？这里却要深入研究这个问题。入研究这个问题。一、低频传输线在低频中，我们中要研究一条线( 在低频中，我们中要研究一条线(因为另一条线是作为回路出现的) 电流几乎均匀地分布在导线内。为回路出现的)。电流几乎均匀地分布在导线内。电流和电荷可等效地集中在轴线上。流和电荷可等效地集中在轴线上。由分析可知，矢量集中在导体内部传播，由分析可知， Poynting矢量集中在导体内部传播，矢量集中在导体内部传播外部极少。事实上，对于低频，我们只须用I,V和外部极少。事实上，对于低频，我们只须用I4 4 第八章微波传输线

Ohm定律解决即可，无须用电磁理论。 Ohm定律解决即可，无须用电磁理论。不论导线怎样定律解决即可弯曲，能流都在导体内部和表面附近。弯曲，能流都在导体内部和表面附近。 (这是因为场的平方反比定律) 的平方反比定律)。 J ,ρ+ E= 2 Et E1 H J σ S V

低频传输线第八章微波传输线

5 5

计算半径r mm=2 [例1]计算半径r0=2mm=2×10-3m的铜导线单位长度的直流线耗R 的直流线耗R0 计及 J =σE

I = JS = σ Eπ r V = ∫ Edl同时考虑Ohm定律同时考虑Ohm定律 Ohm

2 0

V 1 ∫ Edl = l = R0 = = I σ Eπ r02 σπ r02 5.8 × 107 × π × (2 × 10 3 ) 2 = 1.37 × 10 3 / m7 代入铜材料 σ = 5.8 × 106 6 第八章微波传输线

二、微波传输线当频率升高出现的第一个问题是导体的集肤效应 (Skin Effect)。导体的电流、电荷和场都集中在导 Effect) 。导体的电

流、体表面 mm导线 f=10GHz=10 Hz、 l=3cm、 10GHz= [ 例 2 ] 研究 f=10GHz=1010Hz 、 l=3cm 、 r0=2mm 导线的线耗R 的线耗R, J = J0e a(r0 r ) 这种情况下，这种情况下， J 其中,0是r = r0 的表面电流密度，a是衰线常数。对其中, 的表面电流密度，是衰线常数。于良导体，于良导体，由电磁场理论可知 ωµσ 1 = α=

—— 称之为集肤深度。称之为集肤深度。7 7 第八章微波传输线

I = ∫∫ Jds = ∫∫ J 0e a ( r0 r )ds = σ E0 ∫∫ e a ( r0 r ) rdrdθ 1 r0 ar I = 2πσ E0e ∫ re dr = 2πσ E0e ∫ rde 0 a 0 r0 ar0 1 ar ar = 2πσ E 1 r 1 + 1 e ar0 = 2πσ E0e re ∫ e dr 0 0 0 a a a2 a2 ar0 r0 ar ar0

计及在微波波段中，是一阶小量，计及在微波波段中， =1/ a是一阶小量，对于1/ a2及以上量完全可以忽略。上量完全可以忽略。则

I = 2πσ E0r0 而E0 l l R= = I 2π r0σ 第八章微波传输线

8 8

和直流的同样情况比较σ = 5.08 × 107 = 0.066 / R= f , 若f = 1010 Hz, = 0.66 × 10 6 1 2π × 2 × 10 × 3.83 × 10 3

σ = 3.83 × 10= 2.07 /m

从直流到10 Hz,损耗要增加1500 1500倍从直流到1010Hz,损耗要增加1500倍。

R r0 = = 1.515 × 103 R0 2 9 9 第八章微波传输线

r0 r0

直线电流均匀分布

微波集肤效应

损耗是传输线的重要指标，如果要将 r0 → r ,使损耗损耗是传输线的重要指标，与直流保持相同，与直流保持相同，易算出1 r= = 303 m . 2πσ R010 10 第八章微波传输线

也即直径是d=6.06 m。这种情况，也即直径是d=6.06 m。这种情况，已不能称为微波传输线，而应称之为微波传输“ 比较合适，传输线，而应称之为微波传输“柱”比较合适，其粗度超过人民大会堂的主柱。粗度超过人民大会堂的主柱。2米高的实心微波传输铜柱约514吨重(铜比重是8.9T/m3) 514吨重 8.9T/m3), 铜柱约514吨重(铜比重是8.9T/m3),按我国古典名西游记》记载：著《西游记》记载：孙悟空所得的金箍棒是东海龙王水晶宫的定海神针， 10万千斤， 54吨王水晶宫的定海神针，重10万8千斤，即54吨。而这里的微波柱是514 514吨根金箍棒的重量，里的微波柱是514吨，约9根金箍棒的重量，估计孙悟空是无法拿动的! 悟空是无法拿动的! 集肤效应带来的第二个直接效果是：集肤效应带来的第二个直接效果是：柱内部几乎无物，并无能量传输。柱内部几乎无物，并无能量传输。

11 11 第八章微波传输线

看来，微波传输线必须走自己的路。看来，微波传输线必须走自己的路。每一种事物都有自己独特的本质，物都有自己独特的本质，硬把不适合的情况强

加给它，必然会出现荒唐的结论。加给它，必然会出现荒唐的结论。刚才讨论的例子正是因为我们硬设想把微波“关在” 例子正是因为我们硬设想把微波 “ 关在 ” 铜导线内传播。线内传播。最简单而实用的微波传输线是双导线，最简单而实用的微波传输线是双导线，它们与低频传输线有着本质的不同：与低频传输线有着本质的不同：功率是通过双导线之间的空间传输的。导线之间的空间传输的。

12 12 第八章微波传输线

这时，使我们更加明确了Guide Line 的含义，导线只的含义，这时，使我们更加明确了是起到引导的作用，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Guide Line又不行但是，又不行) (Space)(但是，没有Guide Line又不行)。D和d是特征尺寸，对于传输线性质十分重要。征尺寸，对于传输线性质十分重要。J

S E

传输空间

双导线第八章微波传输线

13 13

三、常见传输线

14 14 第八章微波传输线

双导线和同轴线的分布参数

15 15 第八章微波传输线

8.2

无耗传输线方程及其解

传输线方程也称电报方程。传输线方程也称电报方程。在沟通大西洋电长线效应：海底电缆)时开尔芬首先发现了长线效应缆(海底电缆时，开尔芬首先发现了长线效应：海底电缆电报信号的反射、电报信号的反射、传输都与低频有很大的不经过仔细研究，同。经过仔细研究，才知道当线长与波长可比拟或超过波长时，我们必须计及其波动性，比拟或超过波长时，我们必须计及其波动性，这时传输线也称长线长线。这时传输线也称长线。为了研究无限长传输线的支配方程，为了 …… 此处隐藏：1928字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……

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