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得作用。因此 在低频电路中不必要对传输线问题加以专门讨论。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,这时得传输线不仅起连接线能量或信息由一处传至另一处得作用,还可以构成微波元器件。同时,随着频率得升高,所用传输线得种类也不同。但不论哪种微波传输线都有一些基本要求,它们就是: (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得频带尽量宽。 (4)尺寸尽量小且均匀,结构简单易于加工,拆装方便。 假如传输线呼处得横向尺寸、导体材料及介质特性都就是相同得,这种传输线就称为均匀传输线,反之则为非均匀传输线。 均匀传输线得种类很多。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。本章将对几种常用得 TEM 波传输线作系统论述。 §3-1 双线传输线所谓双线传输线就是由两根平行而且相同得导体构成得传输系统。导体横截面就是圆形,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得电压、电流分布规律,已在前章详细讨论过。本章将给出沿线电场与磁场得分布。 电磁波在自由空间就是由自由自在地传播着,电、磁场在时间上保持同相位,而在空间上就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,就要受到传输线得限制与约束。在双线传输线上流有交变得高频电流,因而导线上积累有瞬变得正负电荷。线上电磁场可用下式表示(向+z 方向传播得行波) (3-1-1) 图 3-1-2 自由空间电磁波得传播 (3-1-2) 式中, 、 分别代表电、磁场得振幅值,它们得相互关系就是 (3-1-3) 称为波阻抗。 电场从一根导线得正电荷出发落到另一导线得负电荷上,电场就是由线上得正负电荷支持,电力线不就是封闭线。磁场则就是靠电流来支持,磁力线就是围绕着电流得一圈圈得封闭线。电场与磁场在空间处处正交,它们之间不就是孤立得,就是由麦克斯韦方程组联系起来得。磁场分布并不就是到处均匀,而就是双导体之间强,两侧弱。双线传输线上得电磁场分布情况示于图 3-1-3 中。图中电场与磁场皆分布在一个平面(垂直于传输方向得横截面)上,同一平面上得电场与磁场就是同一个时刻由信号源发出得,即...