传输线基本理论知识

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

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低频传输线第八章 微波传输线

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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=

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—— 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

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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 …… 此处隐藏：486字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……