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（微波网络）（微波网络）n长线与短线的定义：

长线与短线的定义：

传输线的长度远远大于或等于波长的传输线叫长线，传输线的长度远远大于或等于波长的传输线叫长线，传输线的长度小于波长的线叫短线传输线的长度小于波长的线叫短线绪绪论论n传输线的分类：

传输线的分类：

双导体传输线，金属波导管，介质传输线双导体传输线，金属波导管，介质传输线。

n分析方法分析方法:

场分析法，等效电路法场分析法，等效电路法。

n均匀传输线方程：

（均匀传输线方程：

（单位长分布电阻、漏电导、电感和电容单位长分布电阻、漏电导、电感和电容）传播常数zz+zzz0第第1章章均匀传输线理论均匀传输线理论u传输线的边界条件通常有以下三种传输线的边界条件通常有以下三种已知始端电压和始端电流已知始端电压和始端电流Ui、Ii已知终端电压和终端电流已知终端电压和终端电流Ul、Il已知信号源电动势已知信号源电动势Eg和内阻和内阻Zg以及负载阻抗以及负载阻抗Zl。

u传输线上任意点上的电压和电流都由二部分组传输线上任意点上的电压和电流都由二部分组成，在成，在任一点处电压或电流均由沿任一点处电压或电流均由沿-z方向传播的方向传播的入射波和沿入射波和沿+z方向传播的反射波叠加而成方向传播的反射波叠加而成。

n传输线的工作特性参数传输线的工作特性参数u特性阻抗特性阻抗传输线上行波的电压与电流的比值传输线上行波的电压与电流的比值对于均匀无耗传输线对于均匀无耗传输线u传播常数传播常数对于无耗传输线对于无耗传输线，此时，此时（）u相速相速传输线上行波等相位面沿传输方向的传播速度传输线上行波等相位面沿传输方向的传播速度。

u传输线上的波长传输线上的波长v均匀无耗传输线三个重要的物理量均匀无耗传输线三个重要的物理量u输入阻抗输入阻抗传输线上任意一点处的输入电压和输入传输线上任意一点处的输入电压和输入电流之比值。

电流之比值。

u电压驻波比电压驻波比传输线上电压最大值与电压最小值之比。

传输线上电压最大值与电压最小值之比。

u反射系数反射系数传输线上任意一点处的反射波电压（或电流）传输线上任意一点处的反射波电压（或电流）与入射波电压（或电流）之比。

与入射波电压（或电流）之比。

对无耗传输线对无耗传输线u三个参量之间的关系三个参量之间的关系终端反射系数终端反射系数而当终端负载为任意复数时，一部分入射波被负载吸收，而当终端负载为任意复数时，一部分入射波被负载吸收，一部分被反射回去一部分被反射回去行驻波状态。

行驻波状态。

当当时，时，它表明传输线上没有反射波，只存它表明传输线上没有反射波，只存在由电源向负载方向传播的行波在由电源向负载方向传播的行波行波状态行波状态。

当终端开路当终端开路或短路或短路或接纯电抗负载或接纯电抗负载时，终端反射系数时，终端反射系数，此时表明入射到终端的电磁波此时表明入射到终端的电磁波全部被反射回去全部被反射回去纯驻波状态纯驻波状态。

u行波状态行波状态沿线电压和电流振幅不变，驻波比等于沿线电压和电流振幅不变，驻波比等于1；

电压和电流在任意点上都同相；

传输线上各点阻抗均等于传输线特性阻抗。

v传输线的三种工作状态传输线的三种工作状态Z0Z0UIz0u纯驻波状态纯驻波状态终端短路终端短路UIUz终终端端短短路路并联谐振并联谐振串联谐振串联谐振终端开路终端开路UUIz终终端端短短路路相当于此处开路相当于此处开路串联谐振串联谐振并联谐振并联谐振终端接纯电抗终端接纯电抗Zin=jXu行驻波状态行驻波状态无耗传输线两个重要的特性无耗传输线两个重要的特性/4阻抗变换性阻抗变换性无耗传输线上距离为无耗传输线上距离为/4的任意两点处的任意两点处输入阻抗的乘积均等于传输线特性阻抗的平方输入阻抗的乘积均等于传输线特性阻抗的平方。

/2/2重复性重复性无耗传输线上距离为无耗传输线上距离为/2的任意两点处，电的任意两点处，电压、电流的大小（绝对值）；

输入阻抗；

反射系数的值相压、电流的大小（绝对值）；

反射系数的值相等，具有等，具有/2的周期性。

的周期性。

例题例题：

设一特性阻抗为50的均匀传输线终端负载Zl=100，求负载反射系数l的值是多少？

在离负载0.5、0.25处的输入阻抗及反射系数分别为多少？

n传输线的传输功率、效率和损耗传输线的传输功率、效率和损耗传输线上任一点处的传输功率为传输线上任一点处的传输功率为传输线总长为传输线总长为l，则始端传输功率和负载吸收功率分别为则始端传输功率和负载吸收功率分别为u传输效率传输效率传输线终端负载吸收到的功率传输线终端负载吸收到的功率PL与始端的与始端的传输功率传输功率Pt（l）之比之比，即即u传输功率传输功率当当终终端端负负载载与与传传输输线线匹匹配配时时，此此时时传输效率最高，其值为传输效率最高，其值为。

当当终终端端短短路路或或者者开开路路时时，此此时时传传输输效率为效率为0。

u回波损耗和反射损耗回波损耗和反射损耗回波损耗回波损耗入射波功率与反射波功率之比入射波功率与反射波功率之比对于无耗线对于无耗线若负载匹配，则若负载匹配，则Lr-，表示无反射波功率。

表示无反射波功率。

反射损耗反射损耗信源匹配条件下，表征由负载不匹配引起的负载功率减信源匹配条件下，表征由负载不匹配引起的负载功率减少程度。

少程度。

回波损耗取决于反射信号本身的损耗，回波损耗取决于反射信号本身的损耗，|l|越大，则越大，则|Lr|越越小；

反射损耗小；

反射损耗LR则表示反射信号引起的负载功率的减小，则表示反射信号引起的负载功率的减小，|l|越大，则越大，则|LR|也越大。

也越大。

n阻抗匹配：

信号阻抗匹配：

信号传输过程中程中负载阻抗和信源内阻抗之阻抗和信源内阻抗之间满足足特定配合关系，从而使信号源特定配合关系，从而使信号源给出最大功率，出最大功率，负载能能够吸收吸收全部的入射波功率全部的入射波功率n阻抗匹配阻抗匹配：

负载阻抗匹配负载阻抗匹配Zll=Z0信号源阻抗匹配信号源阻抗匹配Zg=Z0共轭阻抗匹配共轭阻抗匹配Zin=Zg*u负载阻抗匹配负载阻抗匹配负载阻抗等于传输线的特性阻抗。

此时传输线上只有从负载阻抗等于传输线的特性阻抗。

此时传输线上只有从信源到负载的入射波，而无反射波。

信源到负载的入射波，而无反射波。

u源阻抗匹配源阻抗匹配电源的内阻等于传输线的特性阻抗。

电源的内阻等于传输线的特性阻抗。

对匹配源来说，它给对匹配源来说，它给传输线的入射功率是不随负载变化的，负载有反射时，反射回来的反射传输线的入射功率是不随负载变化的，负载有反射时，反射回来的反射波被电源吸收。

波被电源吸收。

u共轭阻抗匹配共轭阻抗匹配对于不匹配电源，当负载阻抗折合到电源参考面上的输对于不匹配电源，当负载阻抗折合到电源参考面上的输入阻抗等于电源内阻的共轭值时，负载得到最大功率值：

入阻抗等于电源内阻的共轭值时，负载得到最大功率值：

n阻抗匹配的方法阻抗匹配的方法n/4阻抗变换器法；

支节调配器法阻抗变换器法；

支节调配器法u/4阻抗变换器法阻抗变换器法u支节调配器法支节调配器法n将将反射系反射系数圆图、归数圆图、归一化电阻圆一化电阻圆图和归一化图和归一化电抗圆图画电抗圆图画在一起，为在一起，为完整的阻抗完整的阻抗圆图，也称圆图，也称为为史密斯圆史密斯圆图。

图。

向负载向负载向电源向电源实轴左半边为电实轴左半边为电压波节点又代表压波节点又代表行波系数行波系数K实轴右半边为实轴右半边为电压波腹点又电压波腹点又代表驻波比代表驻波比v史密斯圆图及其应用史密斯圆图及其应用幅角与电长度关系幅角与电长度关系20.5半径半径R代表代表反射系数大小反射系数大小结论：

阻抗圆图上的重要点、线、面结论：

阻抗圆图上的重要点、线、面r=1的电阻圆的电阻圆开路点开路点短路点短路点匹配点匹配点纯电阻线纯电阻线纯电抗圆纯电抗圆x=-1电抗圆弧电抗圆弧x=+1电抗圆弧电抗圆弧上半圆电感性上半圆电感性下半圆电容性下半圆电容性图中任一点都可读出四个量：

图中任一点都可读出四个量：

，已知其中两个量，就可已知其中两个量，就可以根据圆图求另外两个量。

以根据圆图求另外两个量。

阻抗圆图阻抗圆图导纳圆图上的重要点、线、面导纳圆图上的重要点、线、面g=1的电导圆的电导圆短路点短路点开路点开路点匹配点匹配点纯电导线纯电导线b=-1电纳圆弧电纳圆弧b=+1电纳圆弧电纳圆弧上半圆电容性上半圆电容性下半圆电感性下半圆电感性v同轴线的特性阻抗同轴线的特性阻抗特性阻抗特性阻抗u耐压最大时的特性阻抗为耐压最大时的特性阻抗为60u传输功率最大时的特性阻抗为传输功率最大时的特性阻抗为30u衰减最小时的特性阻抗为衰减最小时的特性阻抗为76.7实际使用的同轴线特性阻抗一般有实际使用的同轴线特性阻抗一般有50和和75两种。

两种。

n50的同轴线兼顾了耐压、功率容量和衰减的要求，是一种的同轴线兼顾了耐压、功率容量和衰减的要求，是一种通用型同轴传输线；

通用型同轴传输线；

75的同轴线是衰减最小的同轴线，它主的同轴线是衰减最小的同轴线，它主要用于远距离传输。

要用于远距离传输。

第第2章章规则金属波导规则金属波导u场分析方法场分析方法：

先由先由矢量齐次亥姆霍兹方程结合边界条件分离变量求解矢量齐次亥姆霍兹方程结合边界条件分离变量求解纵向场分量，然后由麦克斯韦方程组求解横向场分量纵向场分量，然后由麦克斯韦方程组求解横向场分量。

每一个解对应一个波型也称之为模式，不同的模式具有不同的传输特性。

kc2=k22，kc为截止波数为截止波数。

v导波理论导波理论u波的传输特性波的传输特性描述波导传输特性的主要参数有：

相移常数、截止描述波导传输特性的主要参数有：

相移常数、截止波数、相速、波导波长、群速、波阻抗及传输功率波数、相速、波导波长、群速、波阻抗及传输功率。

相移常数和截止波数相移常数和截止波数相速度与波导波长相速度与波导波长对导行波来说对导行波来说kkc，故故即即在规则波导中波的传播的速度要比在无界空间媒质中传播的速度要快。

在规则波导中波的传播的速度要比在无界空间媒质中传播的速度要快。

群速群速波阻抗波阻抗横向电场和横向磁场之比横向电场和横向磁场之比传输功率传输功率u导导行行波波分分类类n矩形波导矩形波导u矩形波导中的场矩形波导中的场u矩形波导的传输特性矩形波导的传输特性TEmn和和TMmn互为简并模互为简并模标准波导标准波导BJ-32各模式截止波长图各模式截止波长图单模传输区域单模传输区域截止区截止区判断判断b和和a/2的大小，决定单模工作区。

的大小，决定单模工作区。

u矩形波导主模矩形波导主模TE10（a）TE10模场分模场分布布矩形波导矩形波导TE10模的场分布图模的场分布图（b）TE10模的传输特性模的传输特性1）截止波长与相移常数截止波长与相移常数相移常数为相移常数为截止波长为截止波长为2）波导波长与波阻抗波导波长与波阻抗3）相速与群速相速与群速4）传输功率传输功率u矩形波导尺寸选择原则矩形波导尺寸选择原则波导带宽问题波导带宽问题：

保证在给定频率范围内的电磁波在波导中都能保证在给定频率范围内的电磁波在波导中都能以单一的模传播，其它高次模都应截止以单一的模传播，其它高次模都应截止。

波导功率容量问题波导功率容量问题：

在传播所要求的