【正文】 傳輸線的長(zhǎng)度 l、 衰減常數(shù) α以及傳輸線終端匹配情況。 考慮小損耗情況 ， 將衰減常數(shù)拆分成分別 由導(dǎo)體損耗和介質(zhì)損耗引起的衰減常數(shù) αc和 αd， 將式 （ 7115） 重寫(xiě)為 ? 若傳輸線由電導(dǎo)率為 σ的導(dǎo)體構(gòu)成 ， 橫截面積為 S， 則衰減常數(shù) αc可表達(dá)為 ? 設(shè)傳輸線填充介質(zhì)的介電常數(shù)為 εr，其損耗角正切為tanδ，則衰減常數(shù) αd可表達(dá)為 001 ()2 2 2de fcdGZC L RRGL C Z? ? ?? ? ? ? ? ?00122cRZ SZ?????? ??? t a n2 0 rd GZ ?? 傳輸線的效率、 損耗和功率容量 ?傳輸線的功率容量 ? 傳輸線上容許傳輸?shù)淖畲蠊β史Q為傳輸線的功率容量 。 當(dāng)傳輸線的結(jié)構(gòu)和介質(zhì)材料選定后 ， 功率容量由額定電壓 UM和額定電流 IM決定 。 ??? 2220202m a xZIZUIUP MMMM ??? 雙導(dǎo)線與同軸線 ?雙導(dǎo)線與同軸線的分布參數(shù) dD2 a2 b( a ) ( b )表中， D和 d分別為雙導(dǎo)線間距離和導(dǎo)線直徑； a和 b分別為同軸線內(nèi)導(dǎo)體的半徑和外導(dǎo)體的內(nèi)半徑；μ和 ε分別為介質(zhì)的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率； σ為導(dǎo)體的電導(dǎo)率， σ′為介質(zhì)的漏電導(dǎo)率。 對(duì)于直徑為 d間距為 D的平行雙導(dǎo)線傳輸線 ，其特性阻抗為 ? 其中， εr為導(dǎo)線周?chē)畛浣橘|(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)。 0002ln1 2 120 2l n l n2lnrDL D DdZC d dDd????? ?? ?? ? ? ? 雙導(dǎo)線與同軸線 ?同軸線 ? 同軸線分硬軟兩種結(jié)構(gòu) 。 軟同軸線的內(nèi)導(dǎo)體采用多股銅絲 ，外導(dǎo)體為銅絲網(wǎng) ， 內(nèi)外導(dǎo)體間用介質(zhì)填充 ， 也稱同軸電纜 。 ? 同軸線的特性阻抗為 000ln12ln2 2lnbLb aZCaba????? ??? ? ? 雙導(dǎo)線與同軸線 ?同軸線 ? 另外 ， 在實(shí)際中 ， 廣泛使用不同型號(hào)的電纜連接接頭以實(shí)現(xiàn)電纜的連接 ， 盡管其功能相似 ， 但結(jié)構(gòu)不同 。 微帶線 ?微帶線是由沉積在介質(zhì)基片上的金屬導(dǎo)體帶和接地板構(gòu)成的一個(gè)特殊傳輸系統(tǒng) ， 它也是一種雙導(dǎo)體傳輸線 ， 只不過(guò)是從導(dǎo)體圓柱變換成了導(dǎo)體帶 ，并在導(dǎo)體帶之間加入介質(zhì)材料 ， 從而構(gòu)成了微帶線 。 微帶線 ?在微波頻率低端 ， 微波基片的厚度 h遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)時(shí) ，電磁波能量主要集中在導(dǎo)帶下面的介質(zhì)基片內(nèi) ，縱向分量很弱 ， 可近似地看成是 TEM模 ， 稱為準(zhǔn)TEM模 。 hxyt 微帶線 ?微帶線的特性阻抗 ? 由于微帶線的周?chē)畛涞牟粌H僅有基片介質(zhì) ， 還有空氣 ， 二者對(duì)相速均產(chǎn)生影響 。 2?????????pec??epc?? ? 微帶線 ?微帶線的特性阻抗 ? 工程上 ， 用填充因子 q來(lái)定義有效介電常數(shù) ， 即 ? 可以想象 ， 當(dāng)導(dǎo)帶寬度 wh， 電磁波將一半在空氣中 ，一半在基片介質(zhì)中；而當(dāng)導(dǎo)帶寬度 wh， 電磁波將完全在基片介質(zhì)中 。 ? 于是介質(zhì)微帶線的特性阻抗 Z0與空氣微帶線的特性阻抗 Za0有以下關(guān)系： 1 ( 1 )erq??? ? ?121 1 21 ( 1 )2hqw???? ? ?????eaZZ?00 ? 微帶線 ?微帶線的特性阻抗 ? 導(dǎo)帶厚度為零時(shí)的空氣微帶的特性阻抗 Za0及有效介電常數(shù) εe的計(jì)算公式如下： 06128 52 l n , 141 ( 1 )11 12( 1 )22arreh w whhZwhh hh w whw???????? ??????????? ???? ? ? ? ????? ? ? 微帶線 ?微帶線的特性阻抗 ? 導(dǎo)帶厚度不為零時(shí) ， 介質(zhì)微帶線的有效介電常數(shù)仍可按式 （ 768） 計(jì)算 ， 但空氣微帶的特性阻抗 Za0必須修正 。 當(dāng) th, tw/2時(shí)相應(yīng)的修正公式為 21( 1 l n ) ,241( 1 l n ) ,2ew t h ww h h t hw t w whh h t h??????? ? ???? ?? ? ? ??? 微帶線 ?微帶線的波導(dǎo)波長(zhǎng) λg ? 顯然微帶線的波導(dǎo)波長(zhǎng)與有效介電常數(shù) εe有關(guān) ， 也就是與 w/h有關(guān) ， 亦即與特性阻抗 Z0有關(guān) 。 eg ??? 0? 微帶線 ?微帶線的色散特性 ? 色散是指電磁波的相速隨頻率而變的現(xiàn)象 。 ? 設(shè)不考慮色散時(shí)的頻率為 fmax， 它可由下式計(jì)算得到： ? 對(duì)于給定的傳輸線來(lái)說(shuō) ， 其 fmax是一定的 。 2)( ?????????? ?? ? eere Ff ????})]1l n (21[{14 20 hhF r ??? ?????)(11)()(00 ffZfZeeee??????? 微帶線 ?微帶線的損耗 ? 微帶線的損耗主要是導(dǎo)體損耗 ， 其次是介質(zhì)損耗 ， 此外還有一定的輻射損耗 。 微帶線 ?微帶線的損耗 ? 導(dǎo)體衰減常數(shù) αc ? 由于微帶線的金屬導(dǎo)體帶和接地板上都存在高頻表面電流 ， 因此存在熱損耗 ， 但由于表面電流的精確分布難于求得 ， 因此也就難于得出計(jì)算導(dǎo)體衰減的精確計(jì)算公式 。 微帶線 ?微帶線的損耗 ? 介質(zhì)衰減常數(shù) αd ? 將公式 （ 7411） 中的單位長(zhǎng)漏電導(dǎo) G用有效漏電導(dǎo) Ge修正 ， 并考慮到微帶線的波導(dǎo)波長(zhǎng)為 λg， 此時(shí)介質(zhì)衰減常數(shù)由下式?jīng)Q定： ???? ?? t a 000rered qG ZZG ???其中， tanδ為介質(zhì)材料的損耗角正切。 ? 負(fù)載阻抗匹配 是負(fù)載阻抗等于傳輸線的特性阻抗的情形 ， 此時(shí)傳輸線上只有從信號(hào)源到負(fù)載的入射波 ， 而無(wú)反射波 。 當(dāng)反射波較大時(shí) ， 波腹電場(chǎng)要比行波時(shí)的電場(chǎng)大得多 ， 容易發(fā)生擊穿 ， 這限制了傳輸線能傳輸?shù)淖畲蠊β?， 因此要采取措施進(jìn)行負(fù)載阻抗匹配 。 傳輸線的匹配與濾波 ?傳輸線的三種匹配狀態(tài) ? 源阻抗匹配 ? 電源的內(nèi)阻等于傳輸線的特性阻抗時(shí) ， 電源和傳輸線是匹配的 ， 這種電源稱之為匹配源 。 采用阻抗變換器可以把不匹配源變成匹配源 ， 但常用的方法還是加一個(gè)去耦衰減器或隔離器 ， 它們的作用是將反射波吸收掉 。 因此一方面用阻抗匹配器使信號(hào)源輸出端達(dá)到共軛匹配 ， 另一方面用阻抗匹配器使負(fù)載與傳輸線特性阻抗相匹配 ， 如圖所示 。 阻抗匹配方法從頻率上劃分有窄帶匹配和寬帶匹配；從實(shí)現(xiàn)手段上劃分有 λ/4阻抗變換器法 、 支節(jié)調(diào)配器法 。 由無(wú)耗傳輸線輸入阻抗公式得 lllin RZjRZjZRZZ 201010101 )4/t a n ()4/t a n ( ????????Zl＝ RlZinZ0A ? / 4A ′( a )Z0 1Zl＝ Rl＋ jXlZinZ0? / 4( b )Z0 1Z0l1Rx 傳輸線的匹配與濾波 ?λ/4阻抗變換器匹配法 ? 由于傳輸線的特性阻抗為實(shí)數(shù) ， 因此 λ/4阻抗變換器只適合于匹配電阻性負(fù)載 。 若 l1處為電壓波節(jié)點(diǎn) , Rx=Z0/ρ， 此時(shí) Zl＝ RlZinZ0A ? / 4A ′( a )Z0 1Zl＝ Rl＋ jXlZinZ0? / 4( b )Z0 1Z0l1Rx01 0 1,44lZlZ???? ?? ? ? 傳輸線的匹配與濾波 ?由于 λ/4阻抗變換器長(zhǎng)度取決于波長(zhǎng) ， 因此嚴(yán)格說(shuō)它只能在中心頻率點(diǎn)才能匹配 。 要展寬頻帶 ， 一般用多階梯結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn) 。 ? 高通濾波器：容許高頻信號(hào)通過(guò) , 但減弱 (或減少 )頻率低于截止頻率的信號(hào)的通過(guò) 。 C1C2C3L1L2 傳輸線的匹配與濾波 ?濾波器 ? 低通濾波器 ? 在微波頻段 ， 不能用集總參數(shù)的元件來(lái)實(shí)現(xiàn)上述網(wǎng)絡(luò) ，而必須由分布參數(shù)的元件實(shí)現(xiàn) 。 下面對(duì)同軸型低通濾波器的工作原理做一分析 。 傳輸線的匹配與濾波 ?濾波器 ? 帶阻濾波器 ? 在實(shí)際中常用的一種微波帶阻濾波器是由相隔 λg/4的多個(gè)短截線連接而成的 ， 其中短截線可等效為串聯(lián)諧振電路 ， 當(dāng)工作頻率正好是諧振電路的本振頻率時(shí) ， 串聯(lián)諧振阻抗接近于零 ， 將主線短路 ， 信號(hào)不能傳輸而實(shí)現(xiàn)帶阻功能 ， 采用多個(gè)短截線是為了拓寬工作頻帶 。 為方便起見(jiàn) ， 圖中未畫(huà)微帶的接地板 。 ?g / 4 ?g / 4 ?g / 4補(bǔ)充 ?波導(dǎo) ? 矩形波導(dǎo)由于具有單模傳輸、工作頻帶較寬、衰減小且波形穩(wěn)定等特點(diǎn)， 因此得到廣泛應(yīng)用。 ? 波導(dǎo)中允許傳播的模式依賴于波導(dǎo)的尺寸。 補(bǔ)充 ?波導(dǎo)的激勵(lì) ? 電激勵(lì)和磁激勵(lì) bhbl( a ) ( b )補(bǔ)充 ?諧振器 ? 諧振器就是讓某個(gè)頻率信號(hào)通過(guò)，阻擋其他頻率信號(hào)，達(dá)到選澤的目的。 ? 低頻電路中的 LC回路是最簡(jiǎn)單的諧振器 ? 微帶諧振器 ? 一端開(kāi)路一端短路的四分之一波長(zhǎng)微帶線 ? 兩端開(kāi)路的二分之一波長(zhǎng)微帶線（更常見(jiàn)） LCf ?210 ?補(bǔ)充 ?耦合器（主要針對(duì)微帶線和波導(dǎo)） ? 在微波系統(tǒng)中 , 需要將一路微波功率按比例分成幾路 , 實(shí)現(xiàn)這一功能的元件之一 TE10TE10TE10TE10TE10TE10TE10( a ) ( b ) ( c )補(bǔ)充 ?新型微帶線器件 ? 微帶線是具有分布參數(shù)的傳輸線，在微帶線的每一點(diǎn)都具有一定的分布電容和分布電感。 ? 為了改變微帶線的電磁響應(yīng)，可以加載集總的電容和電感來(lái)改變其電磁