今天我们再来总结一下传输线理论相关的知识点,参照《简明微波》上第二章的内容介绍,传输线理论主要包括:传输线方程,传输状态,传输矩阵。
微波设计最重要的就是各种各样微波传输线的设计,我们在设计中经常用到的微博传输线包括;同轴线,带状线,微带线和波导。

No.1 传输线方程
我们先来看一下传输线方程,这个顾名思义,就是描述传输线状态的方程,也叫做电报方程。这个方程的基础是长线效应:也就是当线长与波长相比拟的时候,就必须考虑微波的波动性,这个时候就需要用分布参数的方法来分析传输线的传输状态,其等效电路图如下图所示

这个时候,传输线上电压和电流均是传输距离和时间的函数。根据传输线上的等效电感,电容和电阻,可以得到电压和电流的关系如下:

当Δz→0,就可以得到下面方程式,这个方程就是均匀传输线的方程。

如果电压和电流满足:

那么传输线方程就可以表示为:

进而,假设传输线为无耗传输线,即电阻R=0,导纳G=0,我们就可以进一步简化传输线方程为:

按照麦克斯韦推导电磁波波动方程的方法,我们对上式再求导,就可以得到:

我们再回忆一下平面电磁波的波动方程是什么呢?将传输线方程和平面电磁波方程对比,发现是不是很像?

进而得到传输线上电压和电流的解:

根据上文中传输线上电压和电流的通解,我们知道,在任何时间,任何位置,传输线上的电压和电流都是入射波和反射波的叠加。

这样就可以把电压和电流表示为:

这个时候就引入了描述传输线上传输状态的几个参量:反射系数,特征阻抗,驻波比等。 反射系数比较好理解,就是反射波和入射波的比值。反射系数的主要性质如下 根据传输线电压电流的方程,我们可以传输线的状态分为三种:
1,行波状态,即传输线上没有反射波,只有入射波。


。

:

我们直接摘抄《简明微波》的总结如下:

传输线上任意一点的阻抗Z可以表示为:

我们发现,传输线上阻抗z的分布也是周期性的。

反射系数和阻抗的关系如下:

驻波比VSWR,驻波比VSWR>=1




我们直接给出传输线的矩阵解,详细过程可以参考《简明微波》讲义第5讲

常用传输线的矩阵解如下表所示:

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