第三章微波傳輸線平行雙線與同軸線

章微波傳輸線

§3.0引言§3.1平行雙線與同軸線§3.2微帶傳輸線§3.3矩形截面金屬波導(dǎo)§3.4圓截面金屬波導(dǎo)§3.5光波導(dǎo)2021/6/271§3.0引言一、微波傳輸線二、幾類微波傳輸線介紹三、傳輸線研究的問題和分析方法2021/6/272一、微波傳輸線

微波傳輸線是用以傳輸微波信息和能量的各種形式的傳輸系統(tǒng)的總稱，它的作用是引導(dǎo)電磁波沿一定方向傳輸,因此又稱為導(dǎo)波系統(tǒng),其所導(dǎo)引的電磁波被稱為導(dǎo)行波。本章研究幾類微波傳輸線：平行雙線、同軸線、矩形波導(dǎo)、圓截面波導(dǎo)和光波導(dǎo)。

2021/6/273二、幾類微波傳輸線介紹為什么在微波工程中需要各種各樣的傳輸線？多種多樣的微波傳輸線是針對不同頻段和提高傳輸線的性能發(fā)展起來的，并投入具體的工程應(yīng)用。平行雙線同軸線矩形波導(dǎo)微帶線其它微波集成傳輸線2021/6/2741從平行雙線到同軸線平行雙線：傳輸?shù)氖荰EM波，是使用最早最普遍的一種傳輸線；當(dāng)頻率提高到其對應(yīng)的波長與雙線的距離相比擬時，其輻射損耗顯著增加；而減小平行雙線距離會減小擊穿電壓降低其功率。同軸線：采用封閉結(jié)構(gòu)減少了平行雙線可能出現(xiàn)的輻射損耗；但隨著頻率的提高，會出現(xiàn)TE和TM波，為了抑制TE和TM波，必須減小截面尺寸，會增加內(nèi)導(dǎo)體的損耗，降低傳輸功率。2021/6/2752從同軸線到金屬波導(dǎo)管金屬波導(dǎo)：和同軸線比較，波導(dǎo)管除去內(nèi)導(dǎo)體，不僅降低了內(nèi)導(dǎo)體的損耗而且提高了傳輸線的功率容量；其缺點(diǎn)是比較笨重、高頻下批量成本高、頻帶較窄等。2021/6/2763微波集成傳輸線隨著航空、航天事業(yè)發(fā)展的需要,對微波設(shè)備提出了體積要小、重量要輕、可靠性要高、性能要優(yōu)越、一致性要好、成本要低等要求,這就促成了微波技術(shù)與半導(dǎo)體器件及集成電路的結(jié)合,產(chǎn)生了微波集成電路。對微波集成傳輸元件的基本要求之一就是它必須具有平面型結(jié)構(gòu),這樣可以通過調(diào)整單一平面尺寸來控制其傳輸特性,從而實(shí)現(xiàn)微波電路的集成化。2021/6/277各種微波集成傳輸線2021/6/278①準(zhǔn)TEM波傳輸線,主要包括微帶傳輸線和共面波導(dǎo)等(a)-(c);②非TEM波傳輸線,主要包括槽線、鰭線等(d);③開放式介質(zhì)波導(dǎo)傳輸線,主要包括介質(zhì)波導(dǎo)、鏡像波導(dǎo)(e-f);④半開放式介質(zhì)波導(dǎo),主要包括H形波導(dǎo)、G形波導(dǎo)等(g-h)。

2021/6/279三傳輸線研究的問題和分析方法本章研究幾類重要傳輸線的傳輸特性（模式、相速度、波長、波阻抗以及其它相關(guān)的重要特性）、損耗特性、功率容量以及具體的工程用途。第二章采用電路方法研究傳輸線的共性問題，本章采用電路和場分析結(jié)合的方法討論每一種傳輸線的個性問題。

2021/6/2710§3.1平行雙線和同軸線一、平行雙線TwoWireParallelLines二、同軸線CoaxialLines

我們主要從如下幾個方面來討論這兩類常用的傳輸線：結(jié)構(gòu)和參數(shù)、傳輸特性、損耗特性、功率容量和用途。對于平行雙線，在頻率不是非常高的條件下，用電路理論分析就足夠準(zhǔn)確。2021/6/2711平行雙導(dǎo)線與同軸線的外形結(jié)構(gòu)

2021/6/2712一平行雙線1結(jié)構(gòu)和參數(shù)結(jié)構(gòu)簡單，幾何參數(shù)：雙線之間的距離D和線徑d，電參數(shù)：雙線周圍介質(zhì)可以近似看成真空。2021/6/2713分布參數(shù)

平行雙線單位長度的電阻和電感、電導(dǎo)和電容。2021/6/27142傳輸特性

沿平行雙線傳輸?shù)氖遣痪鶆虻腡EM波，傳播方向平行雙線的方向。2021/6/27153損耗特性

對于平行雙線傳輸線，線間介質(zhì)多為空氣或局部優(yōu)良絕緣支撐物，如果要考慮傳輸損耗，則可只計導(dǎo)體損耗而不計介質(zhì)損耗。此時平行雙線的衰減常數(shù)可按下式估算：

2021/6/27164功率容量

平行雙線功率容量和雙線的距離有關(guān)，距離越大功率容量，此外還和傳輸線的工作狀態(tài)有關(guān)，行波狀態(tài)的功率容量要大于駐波狀態(tài)的。2021/6/27175用途

平行雙線傳輸線主要用于中波及短波無線電信中作發(fā)射機(jī)與天線間的饋線，及有線長途載波通信的傳輸線（現(xiàn)只存留使用于縣鄉(xiāng)以下小容量通信系統(tǒng)中，干線通信中已被光纖所取代）。通頻帶：0~4KHz，語音信號2021/6/2718二同軸線CoaxtalCabLe1結(jié)構(gòu)和參數(shù)同軸線由共軸的內(nèi)外導(dǎo)體組成，中間空氣或填充高介電常數(shù)的絕緣介質(zhì)。幾何參數(shù)內(nèi)外導(dǎo)體直徑d和D，電參數(shù)：中間填充介質(zhì)的電參數(shù)，它是一種不平衡傳輸線。2021/6/2719分布參數(shù)

同軸線單位長度的電阻和電感、電導(dǎo)和電容。2021/6/27202傳輸特性

沿同軸線傳輸?shù)氖遣痪鶆虻腡EM波，傳播方向軸線的方向，高頻條件下可以傳輸TE和TM波。2021/6/2721

當(dāng)同軸線的截面尺寸與工作波長可比擬時，同軸線內(nèi)將出現(xiàn)高次模式。要使同軸線工作于TEM模式，則同軸線的內(nèi)外半徑應(yīng)滿足以下條件：2021/6/27223損耗特性

通常同軸線介質(zhì)損耗很小，其傳輸損耗基本上決定于導(dǎo)體的歐姆損失。同軸線的衰減常數(shù)仍可按下式估算2021/6/27234功率容量

同軸線功率容量的表達(dá)式與平行雙線類似。2021/6/27245用途

同軸線是一種寬頻帶的傳輸線，其頻率范圍可從直流一直到100GHz，因此廣泛應(yīng)用于通信設(shè)備、測量系統(tǒng)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及微波元件之中。通頻帶：0~nGHz，語音信號2021/6/2725

在實(shí)際中,廣泛使用不同型號的電纜連接接頭（CableConnector）以實(shí)現(xiàn)電纜的連接，盡管其功能相似，但結(jié)構(gòu)不同。