1. 傳輸線方程
? 定義:描述傳輸線狀態(tài)的方程,也稱為電報方程。
? 基礎(chǔ):長線效應(yīng),當(dāng)線長與波長相比擬時,必須考慮微波的波動性,使用分布參數(shù)方法分析傳輸線的傳輸狀態(tài)。
? 等效電路:傳輸線的等效電路包括電阻 R 、電感 L 、電容 C 和導(dǎo)納 G。
? 方程:
? 無耗傳輸線:假設(shè) R = 0 和 G = 0,方程簡化為:
2. 傳輸線狀態(tài)
? 行波狀態(tài):無反射的傳輸狀態(tài),反射系數(shù) Γ = 0 ,負(fù)載阻抗等于傳輸線的特性阻抗 Z_L = Z_0 。
?特點(diǎn):
? 電壓和電流在任意點(diǎn)上都同相。
? 傳輸線上各點(diǎn)阻抗等于傳輸線特性阻抗。
? 純駐波狀態(tài):全反射狀態(tài),終端反射系數(shù) |Γ| = 1 。
? 特點(diǎn):
? 沿線各點(diǎn)電壓和電流振幅按余弦變化,電壓和電流相位差 90°,功率為無功功率,無能量傳輸。
? 電壓波節(jié)點(diǎn): z = nλ / 2 (電壓為零,電流最大)。
? 電壓波腹點(diǎn): z = (2n+1) λ/4一般情況:存在反射波和入射波,電壓和電流形成駐波分布,駐波比 ρ表示反射波和入射波的幅
3?. 傳輸線矩陣
? 傳輸矩陣:描述傳輸線輸入和輸出電壓、電流的關(guān)系。
? ABCD 矩陣:
? 特性阻抗:傳輸線的特性阻抗 Z_0 是傳輸線上無反射時的阻抗,定義
? 傳播常數(shù):傳播常數(shù)γ 描述信號在傳輸線上的衰減和相位變化
其中, α 是衰減常數(shù), β是相位常熟
4. 阻抗匹配
? 匹配源:電源的內(nèi)阻等于傳輸線的特性阻抗,稱為匹配源。
? 共軛匹配:負(fù)載阻抗等于電源內(nèi)阻的共軛,使負(fù)載得到最大功率。
? 阻抗變換器:用于將不匹配的源和負(fù)載阻抗轉(zhuǎn)換為匹配狀態(tài),常見的有巴特沃斯和切比雪夫阻抗變換器。
?短截線匹配
單短截線:在主線上并聯(lián) / 串聯(lián)短截線,調(diào)整位置和長度
雙短截線:固定間隔的兩段短截線,擴(kuò)大匹配范圍
??漸變線匹配
切比雪夫型:在指定帶寬內(nèi)實(shí)現(xiàn)等波紋響應(yīng)
指數(shù)型:適合超寬帶匹配(如:0.5-18GHz)
???集總元件匹配
L/π/T 網(wǎng)絡(luò):通過 LC 元件組合實(shí)現(xiàn)寬帶匹配
5. 傳輸線類型
6. 損耗與色散
1. 損耗類型
導(dǎo)體損耗:趨膚效應(yīng)導(dǎo)致的導(dǎo)體損耗
2. 色散現(xiàn)象
模式色散:多模式傳輸導(dǎo)致相位不一致
材料色散:介電常數(shù)隨頻率變換
7. 典型應(yīng)用
8. ?技術(shù)前沿
高溫超導(dǎo):低損耗傳輸線(如:YBCO 涂層導(dǎo)體)
異向介質(zhì):實(shí)現(xiàn)超材料傳輸線的新型電磁特性
記憶口訣:特性阻抗定版型,反射駐波看匹配,損耗色散要優(yōu)化,模式選擇定用途。