傳輸線理論知識

傳輸線理論知識
傳輸線理論本質(zhì)上屬于以為分布參數(shù)電路理論。傳輸線即可以作為傳輸媒介，也可以用來制作各種類型的器件，如諧振電路、濾波器、阻抗匹配電路、脈沖形成網(wǎng)絡(luò)等等，現(xiàn)代天線也與傳輸線密切相關(guān)，相關(guān)內(nèi)容將在后續(xù)課程中介紹。
原則上講求解本章問題可以采用前半部分的理論推導(dǎo)方式，這也是相關(guān)現(xiàn)代軟件編程設(shè)計的基礎(chǔ)，也可采用本章后半部分介紹的圓圖方法，簡便的得出問題的答案。
Key Words
傳輸線、基本方程、傳波常數(shù)、分布參數(shù)阻抗、反射系數(shù)、駐波系數(shù)、無耗工作狀態(tài)（特例）、有耗工作狀態(tài)、電壓駐波比、史密斯圓圖（工具）、阻抗匹配問題

1. 傳輸線可用來傳輸電磁信號能量和構(gòu)成各種微波元器件。微波傳輸線是一種分布參數(shù)電路，線上的電壓和電流是時間和空間位置的二元函數(shù)，它們沿線的變化規(guī)律可由傳輸線方程來描述。傳輸線方程是傳輸線理論中的基本方程。
2. 均勻無耗傳輸線方程為

其解為

其參量為 ， ， ，
3. 終端接的不同性質(zhì)的負(fù)載，均勻無耗傳輸線有三種工作狀態(tài)：
(1) 當(dāng) 時，傳輸線工作于行波狀態(tài)。線上只有入射波存在，電壓電流振幅不變，相位沿傳播方向滯后；沿線的阻抗均等于特性阻抗；電磁能量全部被負(fù)載吸收。
(2) 當(dāng) 、和時，傳輸線工作于駐波狀態(tài)。線上入射波和反射波的振幅相等，駐波的波腹為入射波的兩倍，波節(jié)為零；電壓波腹點的阻抗為無限大，電壓波節(jié)點的阻抗為零，沿線其余各點的阻抗均為純電抗；沒有電磁能量的傳輸，只有電磁能量的交換。
(3) 當(dāng) 時，傳輸線工作于行駐波狀態(tài)。行駐波的波腹小于兩倍入射波，波節(jié)不為零；電壓波腹點的阻抗為最大的純電阻 ，電壓波節(jié)點的阻抗為最小的純電阻；電磁能量一部分被負(fù)載吸收，另一部分被負(fù)載反射回去。
4. 表征傳輸線上反射波的大小的參量有反射系數(shù) ，駐波比 和行波系數(shù)K。它們之間的關(guān)系為

其數(shù)值大小和工作狀態(tài)的關(guān)系如下表所示。

工作狀態(tài) 行 波 駐 波 行駐波
0 1
1
K 1 0
5. 傳輸線阻抗匹配方法常用 阻抗變換器和分支匹配器(單分支、雙分支和三分支)。
阻抗圓圖和導(dǎo)納圓圖是傳輸線進(jìn)行阻抗計算和阻抗匹配的重要工具。這部分主要是搞清楚圓圖的組成原理，通過練習(xí)加深理解。