传输线方程
传输线方程
教学内容：从“路”的角度分析均匀传输线中电压和电流满足的方程，即“传输
线方程”。
教学目的：让学生了解如何利用“路”的方法分析微波传输线
教学重点：如何利用电路中的基尔霍夫定律推导电报方程。
教学难点：
开场白： 很多人一看到这个题目可能就要提出一个问题：传输线不就是用来传输电流和电压的两根导线吗？这有什么理论可言的呢？这个问题确实提得很好。但是我也得提醒大家，有很多问题往往只是在一定范围内成立，一旦超越了这个范围可能就不再成立了。这节课我们就来看看，在微波波段，传输线到底有不有研究价值，如果有，那传输线中的电流和电压究竟又是满足一个什么样的关系呢？
我们知道，在普通的市电传输系统中，电流和电压的频率为50Hz ，波长为6000千米。实际传输中的导线长度与它相比都可以忽略（通常叫短线，l λ），导线上不存在电压和电流的空间变化。然而，当频率升高到微波波段，波长变短，短到可以跟传输系统的尺寸可以想比拟时（通常叫长线），会发生什么样的变化呢？
上图显示，当波长与传输线的长度可以想比拟时，传输线上不同位置的电压或者电流是不一样的，也就是说电流和电压沿线将发生空间变化。此时，我们将不能用老眼光来看待新的问题，它们将遵循一些新的规律。下面我们将以双线系统为例，分析传输线系统中电流和电压的满足的关系，即传输线方程。
分布参数
高频工作时，传输线的导体上存在有损耗电阻R 、电感L ，导体间存在电容C 和漏电导G ，这些参数是沿线分布在传输线上的每一点，因此称为分布参数。R 、L 、C 和G 分别成为传输线单位长度上的分布电阻、分布电感、分布电容和分布电导。对于均匀传输线，这些参数沿线均匀分布，本节课仅研究均匀传输线。
电报方程
在低频情况下，电路中的电流和电压都可以用基尔霍夫定律来描述。但是，在高频情况下，由于电参数沿线均匀分布，而且导线上的电流和电压会出现空间变化，因此我们将不能直接套用基尔霍夫电压和电流定律。那是不是我们就不能用该定律了呢？ 答案是否定的！
在均匀传输线中，如果我们只取一无限小线元z ?（z λ?），则线上电参量
分别表示为：,,R z C z L z ???和G z ?，由于线元z ?远小于波长，可以认为电压、电流沿线元z ?不发生空间变化，此时可以利用基尔霍夫定律进行分析。而实际的传输线可以表示各线元的级联。这样，对传输线的分析归结为用基尔霍夫定律分析一线元上的电流和电压关系。问题得到了最终解决。
利用基尔霍夫电压定律得:
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(,)i z t v z z t v z t R z i z t L z
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?+?-=-?-?? ()()(,)(,)v z z v z i z t Ri z t L z t +?-?=--?? (,)(,)(,)v z t i z t Ri z t L z t
??=+?? (1) 同理利用基尔霍夫电流定律得：
(,)(,)(,)(,)v z t i z z t i z t G z v z t C z t
?+?-=-?-??
()(,)(,)(,)i z z i z t v z t Gv z t C z t
+?-?=--?? 0z ?→
(,)(,)(,)i z t v z t Gv z t C z t
??=--?? （2）
方程（1）和（2）为传输线中电流和电压满足的关系，我们把它们叫做电报方程。
令0z ?→
华为传输基础知识试题
一、填空题 1、OSN3500设备单子架最多可以上下504个2M，OSN2500设备单子 架最多上下252个2M，OSN1500设备最多单子架上下126个 2M。 2、IP地址为10.77.4.163，掩码为255.255.254.0。则其网络地址为 10.77.4.0、本网段的广播地址为_10.77.5.255_，此网段内最大 的主机数目为_510__。 3、时钟模块工作的三种模式分别是正常跟踪、保持和内部 振荡。 4、PDH组合成SDH的过程中，经过了映射、定位、 复用三个关键步骤。 5、单向通道保护环使用“首端桥接，单端倒换”的结构，与网络拓 扑无关。 6、SDH光传输设备的传输距离主要由衰减、色散等因素决定。 7、信号在光缆中的传输速度约为20万Km/s。 8、在一个网元上SNCP与MSP共存时，为避免两个保护相互影响，要 求设置SNCP倒换动作的拖延时间。 9、A，B，C，D四个网元依次逆时针组成一个通道环，A，B之间有 业务，A到B业务路径为A->B，B到A业务路径为B->C-D- >A，若CD之间断纤，则A到B业务路径为A->B，B到A业 务路径为B->A。 10、光纤的损耗主要取决于吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗三种损耗。 通常我们用衰减系数来衡量衰减的大小。 11、WDM系统中光监控技术：1.工作波长优选1510nm；2.速率优选 2Mb/s，保证不经放大也超长传输。 12、AU-PTR的范围是0～782，超出这一范围是无效指针值。当收端连续8 帧收到无效指针值时，设备产生AU-LOP告警。 13、C2用来指示VC帧的复接结构和信息净负荷的性质。
14、B2监测到有误码后，在本端有MSBBE性能事件上报 网管并显示相应的误块数，并通过M1字节将误码块数会传给发送端，同时在发送端的性能事件MSFEBBE中显示相应的误块数。 15、第37时隙在VC4中的位置为第1个TUG3，第6个 TUG2，第2个TU12。 16、对于AU的指针调整，紧跟FF的3个H3字节位置为负调整位置， 紧跟AU－PTR的AU－4净荷位置为正调整位置。3个字节为一个调整单位。 17、TU－12指针的调整单位是1个字节，可知的指针范围为 0～139。 18、复用段保护环上网元节点个数最大为16，因为K字节 表示网元节点号的bit共4位。 19、18、（1分）SDH的光线路码型为加扰的NRZ码。 20、24、（2分）在SUN工作站上，从mo.tar.Z中恢复现场mo数据，需要 做的操作是：先在/T2000/server/database目录下执行uncompress mo.tar.Z，然后执行tar xvf mo.tar，得到mo数据； 21、工作站网管T2000V1R004版本，在/T2000/server目录下，执行 命令可以查看T2000网管mdp、topo、ss、ems几个进程的启动情况。 i.showt2000server 22、工作站网管T2000V1R004版本，需要手工备份mo数据库的方法是：1、通过T2000网管终端上的数据库备份入口备份；2、进入CMD模式，运行backupmo.sh来备份。 23、SDH的含义是同步数字传输体制 24、目前我国SDH网络结构分四个层面，第一层面为长途一级干线网 ，第二层面为二级干线网，第三层面为中继层，第四层面为 接入层。 25、光纤通信中适合传输的3个波长范围为850nm，1310nm，
传输线理论
《射频电路》期末答辩题目:传输线理论
随着科学技术的飞速发展，微波技术被广泛应用于工业，农业，生物医学，军事，气象探测，遥感遥测，交通管制以及各种通信业务中，学科之间的相互渗透不断加剧，在其他学科中应用微波理论和技术进一步深入研究的范例不断增多。传输线作为传输电磁波的导波系统，对电磁波的传输性能直接关系到电磁波信息能量的传送，越来越受到人们的重视，成为了很有意义的研究对象。但是电磁波在传输线的传播比较抽象，有必要对其进行形象化、直观化研究。 TEM波场对应于电场有一电压波，对应于磁场有一电流波。本次毕业设计针对常用的均匀有耗和无耗传输线，运用分布参数电路法，建立传输线等效电路，即“化场为路”，学习了传输线方程及其解，得出：传输线的电压、电流具有波的形式，由向负载方向传输的入射波和向波源传输的反射波，这两列波叠加。并且对这一特性进行了MATLAB仿真，在代码中通过改变负载阻抗的大小使均匀传输线分别工作在行波状态，驻波状态和行驻波状态，观察并验证电压（电场）和电流（磁场）特性，仿真结果与理论很吻合。有助于对传输线特性的进一步理解。 关键字：传输线微带线特性阻抗终端条件
With the rapid development of science and technology, microwave technology is widely used in industry, agriculture, biomedicine, military, meteorological observation, remote sensing telemetering, with the rapid development of science and technology, microwave technology is widely used in industry, agriculture, biomedicine, military, meteorological observation, remote sensing telemetering, traffic control, as well as a variety of communication services rising discipline the mutual infiltration between, theory and application of microwave technology in other disciplines further in-depth study to the rising number of examples. Transmission line as the transmission of electromagnetic wave guided wave system, the electromagnetic wave transmission performance is directly related to the electromagnetic wave information of energy transmission, more and more get people's attention, has become a very meaningful research object. But the spread of electromagnetic waves on transmission lines are abstract, it is necessary to carry out its visualization, visualization research. TEM wave field corresponds to the electric field has a voltage wave, there is a current wave corresponds to the magnetic field. The graduation design in view of the common uniform lossy and no loss of transmission lines, using the method of distributed parameter circuit, build a transmission line equivalent circuit, namely "field to road", the study of transmission line equation and its solution, it is concluded that: transmission line voltage and current wave form, by the direction of the load transmission of incident wave and the waves transmission of reflected wave, the wave superposition. And has carried on the MATLAB simulation, to this feature in the code by changing the size of the load impedance of the uniform transmission line work on wave state respectively, standing wave state line and standing wave state, observe and verify voltage (electric) and current (magnetic) characteristics, the simulation result in accordance with the theory. Help to the further understanding the characteristics of the transmission line. Key words: transmission line microstrip line characteristic impedance Terminal condition
传输线公式整理
1.传输线方程 传输线方程 波动方程 通解 ???????-=-=)()()()(11z U C j dz z dI z I L j dz z dU ωω → ???????=+=+0)()(0)()(222 2 2 2z I dz z I d z U dz z U d ββ → ?????-=+=--) (1)()(21021z j z j z j z j e A e A Z z I e A e A z U ββββ 终端边界条件 ()()??? ??? ?-=+=-l j l j e I Z U A e I Z U A ββ20222021212 1 ??? ? ?? ?+=--+=+=-++=--)'()'(22)'()'()'(22)'(' 0202'0202'202'202z I z I e Z I Z U e Z I Z U z I z U z U e I Z U e I Z U z U r i z j z j r i z j z j ββββ ?? ? ? ?+=+='cos 'sin )'('sin 'cos )'(202202z I z Z U j z I z I jZ z U z U ββββ 始端边界条件 ()()??? ??? ? -=+=1 0121011212 1I Z U A I Z U A ??? ? ?? ?+=--+=+=-++=--)()(22)()()(22)(' 0101'0101'101'101z I z I e Z I Z U e Z I Z U z I z U z U e I Z U e I Z U z U r i z j z j r i z j z j ββββ ?? ? ? ?+-=-=z I z Z U j z I z I jZ z U z U ββββcos sin )(sin cos )(101101
《微波技术》习题解(一、传输线理论)
机械工业出版社 《微 波 技 术》（第2版） 董金明 林萍实 邓 晖 编著 习 题 解 一、 传输线理论 1-1 一无耗同轴电缆长10m ，内外导体间的电容为600pF 。若电缆的一端短路, 另一端接有一脉冲发生器及示波器，测得一个脉冲信号来回一次需0.1μs ，求该电缆的特性阻抗Z 0 。 [解] 脉冲信号的传播速度为t l v 2=s /m 10210 1.010286?=??=-该电缆的特性阻抗为 0C L Z = 00C C L =l C εμ= Cv l =81210 21060010???=-Ω33.83= 补充题1 写出无耗传输线上电压和电流的瞬时表达式。 [解] (本题应注明z 轴的选法) 如图,z 轴的原点选在负载端,指向波源。根据时谐场传输线方程的通解 ()()()()()())1()(1..210...21.??? ? ???+=-= +=+=--z I z I e A e A Z z I z U z U e A e A z U r i z j z j r i z j z j ββββ 。为传输线的特性阻抗式中02. 22.1;;,Z U A U A r i == :(1),,21 2. 2. 的瞬时值为得式设??j r j i e U U e U U -+ == ??? ? ?+--++=+-+++=-+-+)()cos()cos([1),() ()cos()cos(),(21021A z t U z t U Z t z i V z t U z t U t z u ?βω?βω?βω?βω 1-2 均匀无耗传输线，用聚乙烯(εr =2.25)作电介质。(1) 对Z 0=300 Ω的平行双导线，导线的半径 r =0.6mm ，求线间距D 。(2) 对Z 0 =75Ω的同轴线，内导体半径 a =0.6mm ，求外导体半径 b 。 [解] (1) 对于平行双导线(讲义p15式(2-6b )) 0C L Z = r D r D ln ln πεπμ=r D ln 1εμπ =r D r ln 120ε=300= Ω 得 52.42=r D , 即 mm 5.256.052.42=?=D (2) 对于同轴线(讲义p15式(2-6c )) Z L 补充题1图示
传输基础知识
传输基础知识 一、传输基础概述 1、电信网及其分类 电信网是为公众提供信息服务、完成信息传递和交换的通信网络。电信网所提供的信息服务就是通常所有的电信业务。 通常把电信网分为业务网、传输网和支撑网。业务网面向公众提供电信业务，传输网为业务 网传送信号，支撑网支持业务网和传输网的正常运行，信令网、同步网和管理网并称电信三大 支撑网络。 2、传输的概念与地位 通信的目的就是把信息从一个地点传递到另一个地点，而传输就是两点之间的桥梁和纽带，传 输有单向传输（例如广播）和双向传输（例如通话）之分。如果要在多点间进行通信，则 需要建设多点对多点的复杂的传输网络，现代的传输网常称作信息高速公路，为各种业务网提供传送通道。 传输网是所有业务网的基础，投入大，建设期长，可靠、安全、稳定是传输网追求的目标， 传输网的建设必须以业务需求为导向，在进行科学合理的预测、规划指导下，适当超前建设。 在我国，传输网尚未独立运营，通常无直接产出，但除直接服务于相关业务网外，可以通过置换、出租等方式创造利润。 传输网服务于业务网，因此要建设好传输网，需要对服务对象有足够的了解，掌握业务网的各种需求及发展趋势。传输网早期的建设方式通常是针对于某单一业务网，服务对象比较单一，业务目标清晰，网络比较简单，如：GSM 网传输网、PSTN 传输网等，不过，为了整合资源、提高网络利用率、节省管理维护成本等，现在的越来越趋向于建设多业务综合传输平台， 对规划设计提出了更高的要求。 3、传输网的网络拓扑 传输网由传输节点和节点之间的连接关系组成，通常存在多个节点，传输网内各节点之间的连接关系形成网络拓扑。 传输网的基本网络拓扑形式有 5 种：线形、星性、树形、环形、网孔形，不过，树形也可以看 作是星形互连而成。
微波技术第三章TEM波传输波
第三章 TEM波传输波 低频传输线由于工作波长很长，一般都属“短线”范围，分布参数效应均被忽略，它们在电路中只起连接线的作用。因此在低频电路中不必要对传输线问题加以专门研究。当频率达到微波波段以上，正象我们在上章所述那样，分布参数效应已不可忽视了，这时的传输线不仅起连接线能量或信息由一处传至另一处的作用，还可以构成微波元器件。同时，随着频率的升高，所用传输线的种类也不同。但不论哪种微波传输线都有一些基本要求，它们是： （1）损耗要小。这不仅能提高传输效率，还能使系统工作稳定。 （2）结构尺寸要合理，使传输线功率容量尽可能地大。 （3）工作频带宽。即保证信号无畸变地传输的频带尽量宽。 （4）尺寸尽量小且均匀，结构简单易于加工，拆装方便。 假如传输线呼处的横向尺寸、导体材料及介质特性都是相同的，这种传输线就称为均匀传输线，反之则为非均匀传输线。 均匀传输线的种类很多。作为微波传输线有平行双线、同轴线、波导、带状线以及微带等等不同形式。本章将对几种常用的TEM波传输线作系统论述。 §3-1 双线传输线 所谓双线传输线是由两根平行而且相同的导体构成的传输系统。导体横截面是圆形，直径为d，两根导体中心间距为D，如图3-1-1所示。
图3-1-1 平行双线传输线 一、电磁场分布 关于双线上的电压、电流分布规律，已在前章详细讨论过。本章将给出沿线电场和磁场的分布。 电磁波在自由空间是由自由自在地传播着，电、磁场在时间上保持同相位，而在空间上是相互交并垂直于传播方向，如图3-1-2所示。 若电磁波沿传输线传播，就要受到传输线的限制和约束。在双线传输线上流有交变的高频电流，因而导线上积累有瞬变的正负电荷。线上电磁场可用下式表示（向+z方向传播的行波） (3-1-1)
通信传输线路维护基础知识考题(带答案)C
通信传输线路维护基础知识 一、填空题部分（每题1分） 1、安全生产的方针安全第一、预防为主。 2、当光缆线路因自然灾害造成大面积通信中断应急抢修时，应遵循先抢通，后修复的原则。 3、传输线路由四个部分组成：国家干线、省级干线、本地骨干网、本地接入网线路及附属设施。 4、护线宣传标语：畅通出于警惕、障碍出于麻痹。 5、《中华人民共和国》第一百二十四条规定：破坏广播电视设施、公用电信设施、危害公共安全的， 处三年以上七年以下有期徒刑。 6、光缆线路的维护工作分为“技术维护”和“日常维护”两在类。 7、包线员根据外力施工的特点，切实要做到：一卡一严、二提高、三及时。 8、外力施工未结束前，包线员、看护员要做到：三盯、四同、四到位。 9、外力施工是造成光缆阻断的根源，护线宣传是防止线路发生阻断的关键。 10、包线员的基本任务：保持设备完整良好、预防障碍和尽快消除障碍隐患、加强护线宣传工作， 提高线路防障能力。 11、通信光缆的结构由缆芯、加强件、填充物及外护层组成。 12、光纤是光导纤维的简称。 13、光缆线路设备分为：光缆线路、管道设备、杆路设备、附属设备、其他设备。 14、应急抢修的备品备件中，所有的光缆应定期进行测试检查，缆上标识应有型号、长度、芯数、厂名。 15、线路维护的重点工作是防障，防障的重点就是要防外力影响。 16、线路巡回是发现外力隐患的基础，坚持巡回制度是防障的关键。 17、上杆工作前，应沿线检查线缆，确知不与供电线接触，方可上杆。上杆后应用试电笔先检查线缆上是 否带电，确知无电后才可工作。 18、架空光缆每隔 5 杆作一处杆弯预留，预留在电杆两侧的挂钩间下垂250-300mm，并套塑料管保护。 光缆敷设的曲率半径应大于光缆外径的20倍。 19、直埋光缆线路标石分为：直线、转角、接头、预留、监测和地下障碍等标石。 20、光缆线路的障碍分为一般障碍、全阻障碍、逾限障碍和重大障碍。 二、单项选择题部分（每题1分） 1、千斤顶须放平稳，其活动丝杆顶心露出部分，不准超出全丝杆的（ C ）。
第1.1节均匀传输线方程及其解
第一章 均匀传输线理论之?均匀传输线方程及其解
1.1 均匀传输线方程及其解
本节要点
传输线分类 均匀传输线等效及传输线方程 传输线方程的解 传输线方程解的分析 传输线的工作特性参数 本节要点
《微波技术与天线》
第一章 均匀传输线理论之?均匀传输线方程及其解
1.微波传输线定义及分类
——引导电磁波沿一定方向传输（导波系统）
损耗小 功率容量大 要求 工作频带宽 工作频带宽 尺寸小
平行双线
同轴线
带状线
微带线
《微波技术与天线》
第一章 均匀传输线理论之?均匀传输线方程及其解
矩形波导 圆波导
脊形波导
椭圆波导
介质波导
镜像线
单根表面波传输线
《微波技术与天线》
第一章 均匀传输线理论之?均匀传输线方程及其解
2、均匀传输线等效及传输线方程 分布参数的概念
传输线的电长度：传输线的几何长度 l 与其上 工作波长λ的比值（l/λ）。
长线 Long line 当线的长度与波长 可以比拟 当线的长度远小于线 上电磁波的波长 l/λ > 0.05
短线 Short line
l/λ < 0.05
《微波技术与天线》
第一章 均匀传输线理论之?均匀传输线方程及其解
短线
uout≈uin uin
l l
集总参数电路表示 集总参数
uin
5
uout≠uin
λ
长线
《微波技术与天线》
分布参数电路表示
微波传输线的总结及实际中的应用
微波传输线的总结及实际中的应用 传输线是指能够引导电磁波沿一定方向传输的导体、介质或有它们构成的导波系统的总称，其所引导的电磁波称为导行波。按其所传输电磁波的性质可分为双导体传输线、单导体传输线和介质传输线。 把导行波传播的方向称为纵向，垂直于导行波传播的方向称为横向。一般将截面尺寸、形状、媒介分布、材料及边界条件均不变的规则导波系统称为均匀传输线。传输线本身的不连续性可以构成各种形式的微波无源元器件，这些元器件和均匀传输线、有源元件及天线一起构成微波系统。 应用 传输线不仅用于传送电能和电信号，还可以构成电抗性的谐振元件。例如，长度小于 1/4波长的终端短路或开路的传输线，其输入阻抗是感抗或容抗；长度可变的短路线可用作调配元件（短截线匹配器）。又如长度为1/4波长的短路线或开路线分别等效于并联或串联谐振电路，称为谐振线；其中1/4波长短路线的输入阻抗为无穷大，可用作金属绝缘支撑等。此外，还可利用分布参数传输线的延时特性制成仿真线等电路元件。 电压驻波比 传输线上的反射波与入射波叠加后形成驻波，即沿线各点的电压和电流的振幅不同，以1/2波长为周期而变化。电压（或电流）振幅具有最大值的点，称为电压（或电流）驻波的波腹点；而振幅具有最小值的点，称为驻波的波谷点；振幅值等于零的点称为波节点。线上某电压波腹点与相邻波谷点的电压振幅之比称为电压驻波比，简称驻波比；其倒数称为行波系数。 阻抗匹配 目的是使传输线向负载有最大的功率转移，即要求负载阻抗与传输线的特性阻抗相等，相应地有|Γ|=0（或ρ=1）。如果负载阻抗与传输线的特性阻抗并不相等，就需要在传输线的输出端与负载之间接入阻抗变换器，使后者的输入阻抗作为等效负载而与传输线的特性阻抗相等，从而实现传输线上|Γ|=0。阻抗变换器的作用实质上是人为地产生一种反射波，使之与实际负载的反射波相抵消。在实际问题中，还需要考虑传输线输入端与信号源之间的阻抗匹配。
微波传输线理论及应用
第一章：引言 随着时代的发展，微波技术以及工艺在近年来等到了飞速的发展，这主要是得益于新的微波器件以及新一代的微波传输线的发展。 在微波系统中，单刀双掷开关作为最简单，最常用的微波控制器件在大型的微波设计中起着很重要的作用，我在指导老师刘老师和何老师的悉心指导下，我参阅了一些有关的设计资料，完成了对单刀双掷开关的研制。 在本文中，我将从原理开始，具体分析和介绍研制的过程。在第二章中，主要介绍单刀双掷开关的基本构造，主要参数，匹配网络等等。在第三章中，主要介绍本次设计所使用的软件MicroWave Office，其操作形式，优化方法和自己的一些使用心得。第四章，将着重介绍本次设计的图形，参数的测量、优化指标。 第三章微波固态电路介绍 微波固态电路的发展与微波集成电路技术密切相关，而微型化技术则是以提高集成度为基础的。目前对雷达，电子战和通讯等电子设备中微波电路“微型化”的呼声甚高；“微型化”的含义远比其名词本身寓意要广泛，它至少还意味着：一致性，低价格和高可靠。微波集成电路(MIC)的概念来自低频集成电路(IC)，其发展也是遵循着低频的途径。60年代后期随着各种微波半导体器件的问世以及微带传输线理论和薄膜工艺的成熟，以混合集成电路(HMIC)的形式出现。
是采用薄膜或厚膜工艺在介质衬底表面制作以分布参数为主的微波电路，其中有源器件和集总参数元件（电容，电阻等）通过键合，焊接或压接加到衬底表面。70年代HMIC发展迅速，应用广泛，使原先用分立元件实现的微波系统在小型化，轻量化方面起了变革，性能与价格方面也有所得益，而且逐渐出现了集成度提高的多功能HMIC。HMIC的发展对微波技术本身起了推动作用，并为单片微波集成电路的研制奠定了基础。MMIC的含义是采用半导体多层工艺（如外延，离子注入，溅射，蒸发，扩散等方法或这些方法与其他方法的结合）将所有的微波或毫米波有源器件或无源元件（包括连接线）制成一整体或制作于半绝缘衬底表面以实现单个芯片的功能部件或整件。近10年来，MMIC事业蓬勃发展，归因于：性能优良的GaAs 半绝缘衬底材料的大量应用及外延，离子注入等工艺的成熟，MESFET的大力开发并已成为多用途器件；肖特基势垒二极管与各种MESFET（包括双栅FET）可用相同工艺在同一衬底上制作；特别是可进行精确定模和优化设计的CAD工具日臻完善。与功能相同的HMIC相比，MMIC的体积，重量可减至1/100或更小（频率愈低，减少愈多，在L波段可减至1/1000，或更小）。因MMIC适于批加工，在材料均匀性好和工艺成熟的前提下可实现良好的电性能一致。由于大大减少接插件，联线和外接元器件，可靠性改善因数可达20---100，由于寄生参量减至最小，MMIC具有宽带本能，其抗辐射能力也较强。但MMIC也有其缺点。首先。采用半导体工艺在衬底上制成的电路，从占有面积来看，无源元件比有源元件大，因此不仅价格高，也不利
传输线方程
传输线方程 教学内容：从“路”的角度分析均匀传输线中电压和电流满足的方程，即“传输 线方程”。 教学目的：让学生了解如何利用“路”的方法分析微波传输线 教学重点：如何利用电路中的基尔霍夫定律推导电报方程。 教学难点： 开场白： 很多人一看到这个题目可能就要提出一个问题：传输线不就是用来传输电流和电压的两根导线吗？这有什么理论可言的呢？这个问题确实提得很好。但是我也得提醒大家，有很多问题往往只是在一定范围内成立，一旦超越了这个范围可能就不再成立了。这节课我们就来看看，在微波波段，传输线到底有不有研究价值，如果有，那传输线中的电流和电压究竟又是满足一个什么样的关系呢？ 我们知道，在普通的市电传输系统中，电流和电压的频率为50Hz ，波长为6000千米。实际传输中的导线长度与它相比都可以忽略（通常叫短线，l λ），导线上不存在电压和电流的空间变化。然而，当频率升高到微波波段，波长变短，短到可以跟传输系统的尺寸可以想比拟时（通常叫长线），会发生什么样的变化呢？ 上图显示，当波长与传输线的长度可以想比拟时，传输线上不同位置的电压或者电流是不一样的，也就是说电流和电压沿线将发生空间变化。此时，我们将不能用老眼光来看待新的问题，它们将遵循一些新的规律。下面我们将以双线系统为例，分析传输线系统中电流和电压的满足的关系，即传输线方程。 分布参数 高频工作时，传输线的导体上存在有损耗电阻R 、电感L ，导体间存在电容C 和漏电导G ，这些参数是沿线分布在传输线上的每一点，因此称为分布参数。R 、L 、C 和G 分别成为传输线单位长度上的分布电阻、分布电感、分布电容和分布电导。对于均匀传输线，这些参数沿线均匀分布，本节课仅研究均匀传输线。 电报方程 在低频情况下，电路中的电流和电压都可以用基尔霍夫定律来描述。但是，在高频情况下，由于电参数沿线均匀分布，而且导线上的电流和电压会出现空间变化，因此我们将不能直接套用基尔霍夫电压和电流定律。那是不是我们就不能用该定律了呢？ 答案是否定的！ 在均匀传输线中，如果我们只取一无限小线元z ?（z λ?），则线上电参量
微波技术 第二章 传输线基本理论
第二章传输线基本理论 §2-1 引言 一、传输线的种类用来传输电磁能量的线路称为传输系统，由传输系统引导向一定方向传播的电磁波称为导行波。和低频段不同，微波传输线的种类繁多。按其上传播的导行波的特征可分为三大类：①TEM波传输线。如平行双线、同轴线以及微带传输线（包括带状线和微带）等；②波导传输线。如矩形波导、圆柱波导、椭圆波导及脊波导等；③表面波传输线。如介质波导、镜像线及单根线等等。各类传输线示于图2-1-1中。 微波传输线不仅能将电磁能量由一处传送到另一外，还可以构成各种各样的微波元件，这与低频传输截然不同。不同的频段，可以选不同类型的传输线。对传输线的基本要求是：
损耗小、效率高；功率容量大；工作频带宽；尺寸小且均匀。 二、分布参数的概念 “长度”有绝对长度与相对长度两种概念。对于传输线的“长”或“短”，并不是以其绝对 长度而是以其与波长比值的相对大小而论的。我们把比值 称为传输线的相对长度。在 微波领域里，波长 以厘米或毫米计。虽然传输线的长度有时只不过是几十厘米甚至几个 毫米，比如传输频率为3GHz的同轴电缆虽只有半米长，但它已是工作波长的5倍，故须把它称为“长线”；相反，输送市电的电力传输线（频率为50Hz）即使长度为几千米，但与市电的波长（6000千米）相比小得多，因此只能称为“短线”而不能称为“长线”。微波传输线都属于“长线”的范畴，故本章又可称作长线的基本理论。 前者对应于低频率传输线。它在低频电路中只起连接线的作用，因频率低，其本身分布参数所引起的效应过错全可以忽略不计，所以在低频电路中只考虑时间因子而忽略空间效应，因而把电路当作集中参数电路来处于是允许的。后者对应于微波传输线。因为频率很高时分布参数效应不能再忽视了，传输线不能仅当作连接线，它将形成分布参数电路，参与整个电路的工作。因而传输线在电路中所引起的效应必须用传输线理论来研究。 亦即，在微波传输线上处处存在分布电阻、分布电感，线间处处存在分布电容和漏电电导。我们用R1、L1、G1、C1分别表示传输线单位长度的电阻、电感、电导和电容，它们的数值与传输线截面尺寸、导体材料、填充介质以及工作频率有关。表2-1-1列同了平行双导线和同轴线的各分布参数表达式。根据传输线上分布参数的均匀与否，可将传输线分为均匀和不均匀两种。本章讨论的主要是均匀传输线。 对一均匀传输线，由于参数沿线均匀分布，故可任取一小线元dz来讨形论。因dz很小， 故可将它看成一个集总参数电路。用一个 （T或形）四端网络来等效，如图2-1-3a 所示。于是，整个传输线就可看成是由许多相同线元的四端网络级联而成的电路，如图2-1-3b 所示。这是有耗传输线的等效电路，对于无耗传输线（即R1=G1=0），其等效电路如图2-1-3c 所示。 表2-1-1 平行双导线和同轴线的分布参数
微波传输线理论及应用
微波传输线理论及应用 传输线的种类 凡是能够引导电磁波沿一定方向传输的导体、介质系统均可成为传输线，微波传输线不仅可以用来传输电磁能量，还可以用来构成多种微波元件，传输线的种类繁多，按其传输的电磁波类型可以分为三类： 1．TEM波传输线，其中包括平行双线、同轴线、带状线和微带线等。这类传输线主要用来传输TEM波，具有频带宽的特点。但在高频传输电磁波能量损耗较大。 2．TE波和TM传输线，又称包微波传输线，其中包括矩形波导、圆波导、脊波导和椭圆波导等，这类传输线主要用来传输TE波和TM等色散波，具有损耗小、功率容量大、体积大而带宽窄等特点。 3．表面波传输线，包括介质波导、镜像线、单极线，他主要用于传输表面波，电磁波能量沿传输线表面传输，这类传输线具有结构简单、体积小、功率容量大等特点，主要用于毫米波段，用来制作表面天线及某些微波元件。 一般对微波传输线基本要求是：能量损耗小、传输效率高、功率容量大、工作频带宽、尺寸均匀等。目前，微波波段使用最多的是矩形波导、圆波导、同轴线、带状线和微带线。 分布参数及分布参数电路 传输线有长线和短线之分，所谓长线是指传输线的几何长度与线上传输电磁波的波长比值（电长度）大于或接近于1，反之成为短
线。 长线和短线只是一个相对概念，均相对电磁波波长而言，长线并不意味着几何长度很长，而短线也并不意味着几何长度很短。例如在微波领域中，1M 的传输线对于1000MHZ （波长30cm ）的电磁波而言属于长线，在电力系统中1000MHz 的输电线对于频率50Hz （波长为6000KM ）的交流而言却是短线。 根据传输线的分布参数，可分为均匀分布参数和不均匀分布参数，本节主要研究长线的分布参数，是沿线均匀分布，不随位置而变化，均匀传输线一般有四个分布参数，分别用单位长度传输线分布电阻0R （m /Ω）、分布电导0G （m S /）、分布电感0L （m H /）、分布电容 0C （m F /）来描述，他们的值取决于传输线的类型、尺寸、导体材 料和周围介质参数，可用静态法求得。 我们把均匀传输线分割成许多微元段dZ （Z ?）（λ < 1.微波传输线的分类。 答：按能够传输电磁波的类型，可分为TEM模传输线，如双线、同轴线、带状线和微带线；TE模和TM模传输线，如矩形波导、圆波导、椭圆波导和脊波导；表面波传输线，如介质波导，介质镜像线。要注意TEM模传输线除能传输TEM 模以外，也可以传输TE模和TM模。 2.传输线的性能指标与选择 答：衡量传输线的性能指标主要包括：损耗、带宽、功率容量、体积、重量、加工性能等。不同的传输线不同的指标各不相同，因此需要根据实际需要确定选用的传输线。如在小功率微波系统中，如微波集成电路中，微带线应用较多；而对于需要传输大功率微波信号的场合，如雷达系统，主要采用矩形波导和脊波导。 3.矩形波导传输模式及其场分布的求解 答：矩形波导传输模式及其场分布的求解是第三章的难点问题之一，基本步骤如下： 1）根据边界条件，得出矩形波导不能传输TEM模，只能传输TE模和TM模的结论。 2）分别分析TE模和TM模的场分布。对亥姆霍兹方程应用分离变量法，并通过微分方程变换，求场的通解。 3）利用边界条件求特解。 由矩形波导TE模和TM模的特解表达式，可得对于TE模，m和n不能同时为零；对于TE模，m和n都不能为零，如在矩形波导中不存在TM01模。 4.模式与截止波长 答：波导中各种的模式电磁波传输存在其截止波长（波长上界）。 λ= 显然，m和n的值越大，截止波长越小。因此合理设计波导的尺寸可以使得一定频率的高次模无法传输，即实现单模传输。而当波导的尺寸确定后，要保证 单模传输，频率既有上限又有下限。而对于TEM模传输线，单模传输的频率只有上限，而没有下限，因为TEM模可以在任意频率上传输。 对于m和n相同的TE模和TM模具有相同的截止波长，称为简并模。 5.矩形波导中传输模式的场结构 答：完全根据公式推导求解各种模式的场结构非常复杂，较为简单的方法是首先分析低次模，如TE10模。显然，TE10电场只有横向分量，而且在宽边有一个半驻波，而在窄边则没有。结合理想导体表明的边界条件，可以大体得到其电磁场分布图。而高次模，如TE11，TE21等可由TE10变换得到。 6.工作波长、截止波长与相波长（波导波长）之间的关系 答：在波导的计算中经常出现以上三种波长，非常容易混淆。 工作波长λ：是在无限大均匀媒质中的电磁波的波长， λ==，其中λ0为自由空间中工作波长。 工作波长只于频率和传输媒质有关，而与模式无关。 截止波长λc：波导中某种模式的电磁波发生截止时的波长 矩形波导中TE mn模和TM mn模的截止波长 λ= 截止波长只于传输的模式和波导的尺寸有关，而与微波的频率无关。 波导波长（相波长）λp：电磁波的等相位面在一个周期内沿轴向传播的距离 λ= 波导波长与工作波长λ和截止波长λc均有关。 波导波长测量方法：当波导负载不匹配，即有反射波存在时，相邻两电压波节点（或波腹点）之间的距离为λp/2。1微波传输线的分类