推荐第1章传输线理论

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1、Page 1Page 2传输线是用以从一处至另一处传输电传输线是用以从一处至另一处传输电磁能量的装置。传输线理论是分布参数电磁能量的装置。传输线理论是分布参数电路理论，它在场分析和基本电路理论之间路理论，它在场分析和基本电路理论之间架起了桥梁。架起了桥梁。Page 3随着工作频率的升高，波长不断减小，随着工作频率的升高，波长不断减小，当波长可以与电路的几何尺寸相比拟时，当波长可以与电路的几何尺寸相比拟时，传输线上的电压和电流将随空间位置而变传输线上的电压和电流将随空间位置而变化，使电压和电流呈现出波动性，这一点化，使电压和电流呈现出波动性，这一点与低频电路完全不同。与低频电路完全不同。Page

2、 4传输线理论用来分析传输线上电压和传输线理论用来分析传输线上电压和电流的分布，以及传输线上阻抗的变化规电流的分布，以及传输线上阻抗的变化规律。在射频频段，基尔霍夫定律不再适用，律。在射频频段，基尔霍夫定律不再适用，必须使用传输线理论取代低频电路理论。必须使用传输线理论取代低频电路理论。Page 5本章主要从路的观点出发，以平行双本章主要从路的观点出发，以平行双导线为例阐述传输线理论。导线为例阐述传输线理论。Page 6本章首先给出传输线分布参数等效电本章首先给出传输线分布参数等效电路及传输线方程；然后引入传输线的基本路及传输线方程；然后引入传输线的基本特性参数；随后对无耗传输线工作状态及特性

3、参数；随后对无耗传输线工作状态及信号源的功率输出进行分析；最后讨论微信号源的功率输出进行分析；最后讨论微带线。带线。Page 7 传输线举例传输线举例1.1传输线等效电路表示法传输线等效电路表示法1.2传输线方程及其解传输线方程及其解1.3传输线的基本特性参数传输线的基本特性参数1.4Page 8 均匀无耗传输线工作状态分析均匀无耗传输线工作状态分析1.5信号源的功率输出和有载传输线信号源的功率输出和有载传输线1.6微带线微带线1.7Page 91.1.1 传输线的构成传输线的构成传输线主要从两方面考虑其构成，一传输线主要从两方面考虑其构成，一个是从电性能方面考虑，有传输模式、色个是从电性能方

4、面考虑，有传输模式、色散、工作频带、功率容量、损耗等几个指散、工作频带、功率容量、损耗等几个指标；另一个是从机械性能方面考虑，有尺标；另一个是从机械性能方面考虑，有尺寸、制作难易度、集成难易度等几个指标。寸、制作难易度、集成难易度等几个指标。Page 101.传输线的电性能传输线的电性能从传输模式上看，传输线上传输的电从传输模式上看，传输线上传输的电磁波分磁波分3种类型。种类型。Page 11（1）TEM波（横电磁波）：电场和波（横电磁波）：电场和磁场都与电磁波传播方向相垂直。磁场都与电磁波传播方向相垂直。（2）TE波（横电波）：电场与电磁波（横电波）：电场与电磁波传播方向相垂直，传播方向上有

5、磁波传播方向相垂直，传播方向上有磁场分量。场分量。（3）TM波（横磁波）：磁场与电磁波（横磁波）：磁场与电磁波传播方向相垂直，传播方向上有电波传播方向相垂直，传播方向上有电场分量。场分量。Page 12TEM传输线（即传输传输线（即传输TEM波的传输波的传输线）无色散。线）无色散。TEM传输线的工作频带较宽。传输线的工作频带较宽。TEM传输线的功率容量和损耗应能满传输线的功率容量和损耗应能满足设计要求。足设计要求。Page 132.传输线的机械性能传输线的机械性能传输线的机械性能包括物理尺寸、制传输线的机械性能包括物理尺寸、制作难易度、与其他元器件相集成的难易度作难易度、与其他元器件相集成的难

6、易度等指标。出于上述机械性能的考虑，传输等指标。出于上述机械性能的考虑，传输线有平面化趋势。线有平面化趋势。Page 141.1.2 传输线举例传输线举例 传输线有传输线有TEM传输线和传输线和TE传输线、传输线、TM传输线（如波导），本书射频电路只传输线（如波导），本书射频电路只涉及涉及TEM传输线。传输线。Page 15TEM传输线有许多种类，常用的有平传输线有许多种类，常用的有平行双导线、同轴线、带状线和微带线（传行双导线、同轴线、带状线和微带线（传输准输准TEM波），用来传输波），用来传输TEM波的传输线，波的传输线，一般由两个（或两个以上）导体组成。一般由两个（或两个以上）导体组成。

7、Page 16 1.平行双导线平行双导线 2.同轴线同轴线 3.带状线和微带线带状线和微带线Page 17 图图 1.1 平行双导线平行双导线Page 18 图图 1.2 同轴线同轴线Page 19 图图1.3 带状线带状线Page 20 图图1.4 微带线微带线Page 211.2.1 长线长线 传输线理论是长线理论。传输线是长传输线理论是长线理论。传输线是长线还是短线，取决于传输线的电长度而不线还是短线，取决于传输线的电长度而不是它的几何长度。是它的几何长度。Page 22电长度定义为传输线的几何长度电长度定义为传输线的几何长度l与其与其上工作波长上工作波长的比值。当传输线的几何长度的比值

8、。当传输线的几何长度l比其上所传输信号的工作波长比其上所传输信号的工作波长还长或者还长或者可以相比拟时，传输线称为长线；反之则可以相比拟时，传输线称为长线；反之则可称为短线。可称为短线。Page 23长线和短线是相对的概念，在射频电长线和短线是相对的概念，在射频电路中，传输线的几何长度有时只不过几厘路中，传输线的几何长度有时只不过几厘米，但因为这个长度已经大于工作波长或米，但因为这个长度已经大于工作波长或与工作波长差不多，仍称它为长线；相反与工作波长差不多，仍称它为长线；相反地，输送市电的电力线，即使几何长度为地，输送市电的电力线，即使几何长度为几千米，但与市电的波长（几千米，但与市电的波长（

9、6000km）相比，）相比，还是小许多，所以还是只能看作是短线。还是小许多，所以还是只能看作是短线。Page 24电路理论与传输线理论的区别，主要电路理论与传输线理论的区别，主要在于电路尺寸与波长的关系。电路分析中在于电路尺寸与波长的关系。电路分析中网络与线路的尺寸比工作波长小很多，因网络与线路的尺寸比工作波长小很多，因此可以不考虑沿线各点电压和电流的幅度此可以不考虑沿线各点电压和电流的幅度和相位变化，沿线电压和电流只与时间因和相位变化，沿线电压和电流只与时间因子有关，与空间位置无关，这符合基础电子有关，与空间位置无关，这符合基础电路理论。路理论。Page 25传输线属长线，沿线各点的电压和电

10、传输线属长线，沿线各点的电压和电流（或电场和磁场）既随时间变化，又随流（或电场和磁场）既随时间变化，又随空间位置变化，是时间和空间的函数，传空间位置变化，是时间和空间的函数，传输线上电压和电流呈现出了波动性，所以输线上电压和电流呈现出了波动性，所以长线用传输线理论来分析。长线用传输线理论来分析。Page 26传输线理论是对长线而言的，用来分传输线理论是对长线而言的，用来分析传输线上电压和电流的分布，以及传输析传输线上电压和电流的分布，以及传输线上阻抗的变化规律。在射频频段，必须线上阻抗的变化规律。在射频频段，必须使用传输线理论取代电路理论。传输线理使用传输线理论取代电路理论。传输线理论是电路理

11、论与电磁场波动理论的结合，论是电路理论与电磁场波动理论的结合，传输线理论可以认为是电路理论的扩展，传输线理论可以认为是电路理论的扩展，也可以认为是电磁场波动方程的解。也可以认为是电磁场波动方程的解。Page 271.2.2 传输线的分布参数传输线的分布参数 传输线上各点的电压和电流（或电场传输线上各点的电压和电流（或电场和磁场）不相同，可以从传输线的等效电和磁场）不相同，可以从传输线的等效电路得到解释，这就是传输线的分布参数概路得到解释，这就是传输线的分布参数概念。念。分布参数是相对于集总参数而言的。分布参数是相对于集总参数而言的。Page 28传输线理论是分布参数电路理论，认传输线理论是分布

12、参数电路理论，认为分布电阻、分布电感、分布电容和分布为分布电阻、分布电感、分布电容和分布电导这电导这4个分布参数存在于传输线的所有位个分布参数存在于传输线的所有位置上。置上。Page 29随着频率的增高，分布参数引起的阻随着频率的增高，分布参数引起的阻抗效应增大，不能再忽略了。抗效应增大，不能再忽略了。Page 30根据传输线上分布参数是否均匀分布，根据传输线上分布参数是否均匀分布，传输线可分为均匀传输线和不均匀传输线，传输线可分为均匀传输线和不均匀传输线，本章主要讨论均匀传输线。所谓均匀传输本章主要讨论均匀传输线。所谓均匀传输线，是指传输线的几何尺寸、相对位置、线，是指传输线的几何尺寸、相对

13、位置、导体材料及导体周围媒质特性沿电磁波的导体材料及导体周围媒质特性沿电磁波的传输方向不改变的传输线，即沿线的分布传输方向不改变的传输线，即沿线的分布参数是均匀分布的。参数是均匀分布的。Page 31分布参数定义如下。分布参数定义如下。分布电阻分布电阻 R传输线单位长度上的传输线单位长度上的总电阻值，单位为总电阻值，单位为/m。Page 32分布电导分布电导G传输线单位长度上的传输线单位长度上的总电导值，单位为总电导值，单位为S/m。Page 33分布电感分布电感L传输线单位长度上的传输线单位长度上的总电感值，单位为总电感值，单位为H/m。分布电容分布电容C传输线单位长度上的传输线单位长度上的

14、总电容值，单位为总电容值，单位为F/m。Page 34Page 351.2.3 传输线的等效电路传输线的等效电路Page 36 图图 1.5 传输线的等效电路传输线的等效电路Page 371.3.1 均匀传输线方程均匀传输线方程 传输线方程是研究传输线上电压、电传输线方程是研究传输线上电压、电流的变化规律，以及它们之间相互关系的流的变化规律，以及它们之间相互关系的方程。方程。Page 38对于均匀传输线，由于分布参数是沿对于均匀传输线，由于分布参数是沿线均匀分布的，所以只需考虑线元线均匀分布的，所以只需考虑线元dz的情的情况。况。Page 39 图图 1.6 传输线上电压和电流的定义及其等效电

15、路传输线上电压和电流的定义及其等效电路Page 40（1.5）ttzvCtzGvztzittziLtzRiztzv,Page 41式（式（1.5）称为均匀传输线方程，又称）称为均匀传输线方程，又称为电报方程。为电报方程。Page 42（1.7）VCjGzIILjRzVddddPage 431.3.2 均匀传输线方程的解均匀传输线方程的解（1.13）zjzjzjzjeAeAZzIeAeAzV210211Page 441.3.3 行波行波如果电压用式（如果电压用式（1.13）的复数形式表）的复数形式表示，示，A1ejz表示向表示向+z方向传播的行波，方向传播的行波，A2ejz表示向表示向-z方向传

16、播的行波，传输线上方向传播的行波，传输线上电压的解呈现出波动性。电压的解呈现出波动性。Page 45如果电流用式（如果电流用式（1.13）的复数形式表）的复数形式表示，示，表示向方向传播的行波，表示向方向传播的行波，表示向方向传播的行波，传输线上电流的表示向方向传播的行波，传输线上电流的解也呈现出波动性。解也呈现出波动性。zjeZA01zjeZA02Page 461.3.4 传输线的二种边界条件传输线的二种边界条件如图如图1.7所示，传输线的边界条件通常所示，传输线的边界条件通常有二种，一种是已知传输线终端电压有二种，一种是已知传输线终端电压V2和和终端电流终端电流I2；另一种是；已知传输线始

17、端；另一种是；已知传输线始端电压电压V1和始端电流和始端电流I1。面分别加以讨论。面分别加以讨论。Page 47 图图 1.7 传输线的边界条件传输线的边界条件Page 481.已知传输线终端电压已知传输线终端电压V2和终端和终端电流电流I2（1.18）zIzZVjzIzZjIzVzVcossinsincos202022Page 492.已知传输线始端电压已知传输线始端电压V1和始端和始端电流电流I1（1.20）zjzjzjzjeZZIVeZZIVzIeZIVeZIVzV001100110110112222Page 50式（式（1.20）为已知始端电压和始端电）为已知始端电压和始端电流时传输线

18、上各点的电压和电流分布。流时传输线上各点的电压和电流分布。Page 51在在1.3节中，得到了传输线上任意一点节中，得到了传输线上任意一点电压和电流的通解式（电压和电流的通解式（1.13），此式至关），此式至关重要，通过对式（重要，通过对式（1.13）的分析可以得到）的分析可以得到传输线的基本特性参数。传输线的基本特性参数。Page 52由式（由式（1.13）可知传输线上任意一点）可知传输线上任意一点的电压的电压V(z)为为 与与 之和，其中之和，其中表示沿表示沿+z方向传播的电磁波，称为入射电方向传播的电磁波，称为入射电压压;表示沿表示沿-z方向传播的电磁波，称方向传播的电磁波，称为反射电压

19、，入射电压与反射电压均为行为反射电压，入射电压与反射电压均为行波。波。zjeA2zjeA1zjeA1zjeA2Page 53传输线上任意一点的电流传输线上任意一点的电流I(z)为为与与 之差，其中之差，其中 表示沿表示沿+z方向传方向传播的电磁波，称为入射电流播的电磁波，称为入射电流;表示表示沿沿-z方向传播的电磁波，称为反射电流，方向传播的电磁波，称为反射电流，入射电流与反射电流均为行波。入射电流与反射电流均为行波。zjeAZ101zjeAZ201zjeAZ101zjeAZ201Page 54传输线上入射电压传输线上入射电压 与入射电流与入射电流 之比，称为传输线的特性阻抗；传之比，称为传输

20、线的特性阻抗；传输线上反射电压输线上反射电压 与与 入射电压之入射电压之比，称为传输线的反射系数；传输线上总比，称为传输线的反射系数；传输线上总电压电压V(z)与总电流与总电流I(z)之比，称为传输线的之比，称为传输线的输入阻抗。输入阻抗。zjeA1zjeAZ101zjeA2zjeA1Page 55特性阻抗、反射系数和输入阻抗均为特性阻抗、反射系数和输入阻抗均为传输线的特性参数。此外，传播常数传输线的特性参数。此外，传播常数 和和传输功率也为传输线的特性参数。传输功率也为传输线的特性参数。Page 561.4.1 特性阻抗特性阻抗 传输线上入射电压与入射电流之比传输线上入射电压与入射电流之比（

21、也即行波电压与行波电流之比），称为（也即行波电压与行波电流之比），称为传输线的特性阻抗，特性阻抗用传输线的特性阻抗，特性阻抗用Z0表示。表示。由式（由式（1.11）可以得到传输线特性阻抗的）可以得到传输线特性阻抗的一般公式为一般公式为CjGLjRZ0Page 57对于射频传输线特性阻抗近似为对于射频传输线特性阻抗近似为（1.21）可见可见,在射频情况下可以认为传输线在射频情况下可以认为传输线的特性阻抗为纯电阻。的特性阻抗为纯电阻。CLZ 0Page 581.4.2 反射系数反射系数 传输线上的波一般为入射波与反射波传输线上的波一般为入射波与反射波的叠加。波的反射现象是传输线上最基本的叠加。波的

22、反射现象是传输线上最基本的物理现象，传输线的工作状态也主要决的物理现象，传输线的工作状态也主要决定于反射的情况。为了表示传输线的反射定于反射的情况。为了表示传输线的反射特性，引入反射系数特性，引入反射系数。Page 591.反射系数反射系数的定义及表示式的定义及表示式反射系数是指传输线上某点的反射电反射系数是指传输线上某点的反射电压与入射电压之比，也等于传输线上某点压与入射电压之比，也等于传输线上某点反射电流与入射电流之比的负值。反射系反射电流与入射电流之比的负值。反射系数为数为（1.24）zIzIzVzVzPage 60图图1.8 传输线上的入射电压、反射电压和反射系数传输线上的入射电压、反

23、射电压和反射系数Page 61（1.27）为终端反射系数。为终端反射系数。LjLLeZIVZIV022022Page 62（1.28）zjLzjLLeez22Page 63式（式（1.28）说明无耗传输线上任一点）说明无耗传输线上任一点反射系数的模值反射系数的模值 是相同的。这一结是相同的。这一结论非常重要，说明无耗传输线上任一点反论非常重要，说明无耗传输线上任一点反射波与入射波虽然相位有差异，但振幅之射波与入射波虽然相位有差异，但振幅之比为常数。比为常数。zPage 64 综上所述，可以得到如下结论。综上所述，可以得到如下结论。（1）反射系数）反射系数 随传输线位置变随传输线位置变化。化。（

24、2）反射系数）反射系数 为复数，这反映为复数，这反映出反射波与入射波之间有相位差出反射波与入射波之间有相位差异。异。z zPage 65（3）无耗传输线上任一点反射系数无耗传输线上任一点反射系数的模值是相同的，说明无耗传输线上的模值是相同的，说明无耗传输线上任一点反射波与入射波振幅之比为常任一点反射波与入射波振幅之比为常数。数。（4）反射系数反射系数 是周期性函数，是周期性函数，周期为周期为 。z2/Page 662.反射系数与终端负载的关系反射系数与终端负载的关系由式（由式（1.29）可以看出，传输线终端）可以看出，传输线终端负载负载ZL决定着终端反射系数决定着终端反射系数L。由于无耗。由于

25、无耗传输线上任意点的反射系数模值是相同的，传输线上任意点的反射系数模值是相同的，所以终端负载所以终端负载ZL决定着无耗传输线上反射决定着无耗传输线上反射波的振幅。按照终端负载波的振幅。按照终端负载ZL的性质，传输的性质，传输线上将有线上将有3种不同的工作状态。种不同的工作状态。Page 67（1）当）当ZL=Z0时，时，L=0，传输线上，传输线上无反射波，只有入射波，称为行波状无反射波，只有入射波，称为行波状态。态。Page 68（2）当）当ZL=0（终端短路）时，（终端短路）时，L=1；当；当ZL=T（终端开路）时，（终端开路）时，L=1；当；当ZL=jXL（终端接纯电抗（终端接纯电抗负载）

26、时，负载）时，|L|=1。Page 69（3）当）当ZL=RLXL时，时，0|L|1，入，入射波能量部分被负载吸收，部分被反射波能量部分被负载吸收，部分被反射，称为部分反射工作状态，为行驻射，称为部分反射工作状态，为行驻波状态。波状态。Page 703.驻波系数和行波系数驻波系数和行波系数由上面的结果可以看出，反射系数是由上面的结果可以看出，反射系数是复数，且随传输线的位置而改变。为更方复数，且随传输线的位置而改变。为更方便地表示传输线的反射特性，工程上引入便地表示传输线的反射特性，工程上引入驻波系数的概念。驻波系数的概念。Page 71驻波系数（也称为电压驻波比）定义驻波系数（也称为电压驻波

27、比）定义为传输线上电压最大点与电压最小点的电为传输线上电压最大点与电压最小点的电压振幅之比，用压振幅之比，用或或VSWR表示，即表示，即（1.30）minmaxVV或VSWRPage 72电压驻波比的倒数为行波系数，用电压驻波比的倒数为行波系数，用K表示，即表示，即（1.31）maxmin1VVKPage 73传输线上电压为最大值的点也称为电传输线上电压为最大值的点也称为电压波腹点，电压为最小值的点也称为电压压波腹点，电压为最小值的点也称为电压波谷点或电压波节点；同样，传输线上电波谷点或电压波节点；同样，传输线上电流为最大值的点也称为电流波腹点，电流流为最大值的点也称为电流波腹点，电流为最小值

28、的点也称为电流波谷点或电流波为最小值的点也称为电流波谷点或电流波节点。节点。Page 74（1.33）（1.34）LL11LLK11Page 75由式（由式（1.33）和式（）和式（1.34）可以得到）可以得到下面的结论。下面的结论。Page 76（1）当）当|L|=0，也即行波状态时，驻，也即行波状态时，驻波系数波系数=1，行波系数，行波系数K=1。（2）当）当|L|=1，也即驻波状态时，驻，也即驻波状态时，驻波系数波系数=，行波系数，行波系数K=0。（3）当）当0|L|1，也即行驻波状态时，也即行驻波状态时，驻波比驻波比1，行波系数，行波系数0K1。Page 774.电压和电流的最大值和最

29、小值电压和电流的最大值和最小值电压的振幅为最大值、电流的振幅为电压的振幅为最大值、电流的振幅为最小值，分别为最小值，分别为（1.35）LLIIVV112min2maxPage 78即传输线上电压最大值所在点，电流即传输线上电压最大值所在点，电流为最小值。为最小值。Page 79电压的振幅为最小值、电流的振幅为电压的振幅为最小值、电流的振幅为最大值，分别为最大值，分别为（1.36）LLIIVV112max2minPage 80即传输线上电压最小值所在点，电流即传输线上电压最小值所在点，电流为最大值。为最大值。Page 81由式（由式（1.35）和式（）和式（1.36）还可以得）还可以得出出（1.

30、38）022minmin11ZIVIVLLPage 82传输线上电压的最大值与电流的最大传输线上电压的最大值与电流的最大值之比等于特性阻抗值之比等于特性阻抗Z0。Page 83综上所述，得到如下结论：综上所述，得到如下结论：（1）传输线上电压最大值所在点，）传输线上电压最大值所在点，电流为最小值。电流为最小值。（2）传输线上电压最小值所在点，）传输线上电压最小值所在点，电流为最大值。电流为最大值。Page 84（3）传输线上电压最大值与电流最）传输线上电压最大值与电流最大值之比等于特性阻抗。大值之比等于特性阻抗。（4）传输线上电压最小值与电流）传输线上电压最小值与电流最小值之比等于特性阻抗。最

31、小值之比等于特性阻抗。Page 851.4.3 输入阻抗输入阻抗 传输线上任意一点电压传输线上任意一点电压V（z）与电流）与电流I（z）之比称为传输线的输入阻抗。输入）之比称为传输线的输入阻抗。输入阻抗为阻抗为（1.39）zIzVzZinPage 86传输线的负载阻抗传输线的负载阻抗ZL是指传输线负载是指传输线负载端的阻抗，即负载端的电压与电流之比。端的阻抗，即负载端的电压与电流之比。传输线上任一点的阻抗是由该点向负载看传输线上任一点的阻抗是由该点向负载看进去的阻抗，也即输入阻抗进去的阻抗，也即输入阻抗Zin（z），如），如图图1.9所示。所示。Page 87图图1.9 传输线上的输入阻抗传输

32、线上的输入阻抗Page 88例例1.1 求终端短路的求终端短路的/4传输线的输传输线的输入阻抗。入阻抗。Page 89传输线的输入阻抗有下述结论。传输线的输入阻抗有下述结论。（1）当负载）当负载ZL=Z0时，输入阻抗时，输入阻抗Zin（z）=Z0。这是负载匹配的情况，。这是负载匹配的情况，负载匹配时传输线上所有点的输入阻负载匹配时传输线上所有点的输入阻抗抗Zin（z）都等于特性阻抗）都等于特性阻抗Z0。Page 90（2）当负载）当负载ZLZ0时，输入阻抗时，输入阻抗Zin（z）随传输线的位置）随传输线的位置z而变，输入而变，输入阻抗阻抗Zin（z）与负载阻抗）与负载阻抗ZL不相等。不相等。（

33、3）输入阻抗）输入阻抗Zin（z）是周期性函）是周期性函数，周期为数，周期为/2。Page 911.4.4 传播常数传播常数传播常数传播常数是描述传输线上入射波和是描述传输线上入射波和反射波的衰减和相位变化的参数。由式反射波的衰减和相位变化的参数。由式（1.9）可得传播常数的一般公式为）可得传播常数的一般公式为jCjGLjRPage 92一般是频率的复杂函数，应用很不一般是频率的复杂函数，应用很不方便。对于无耗和射频低耗情况，其表示方便。对于无耗和射频低耗情况，其表示式可以大为简化。式可以大为简化。Page 93对于无耗传输线对于无耗传输线 ,0LCPage 94对于射频低耗传输线对于射频低耗

34、传输线 ,（1.44）2200GZZRLCPage 951.衰减常数衰减常数 衰减常数表示单位长度行波振幅的变衰减常数表示单位长度行波振幅的变化，这种变化惯以用相对电平和绝对电平化，这种变化惯以用相对电平和绝对电平两种方式来表示。相对电平常用分贝（两种方式来表示。相对电平常用分贝（dB）和奈培（和奈培（Np）这两个单位表示，绝对电平）这两个单位表示，绝对电平常用分贝毫瓦（常用分贝毫瓦（dBm）和分贝瓦（）和分贝瓦（dBW）这两个单位表示。这两个单位表示。Page 96（1）传输线上两点之间相对电平的）传输线上两点之间相对电平的表示表示 dB若传输线有衰减，可以将传输线上两若传输线有衰减，可以将

35、传输线上两点功率电平点功率电平P1和和P2的比值用的比值用dB表示。表示。（dB）（）（1.45）)/(20)/(102121VVPPlglgPage 97 Np传输线中的衰减也常用传输线中的衰减也常用Np表示。表示。（NP）（1.46）212121VVPPlnlnPage 98dB与与Np的关系为的关系为 1Np=8.686dB 1dB=0.115NpPage 99（2）传输电路中某点绝对电平的表）传输电路中某点绝对电平的表示示 dBmdBm的定义是功率电平对的定义是功率电平对1mW的比，的比，即即 功率（功率（dBm）=（1.47）0dBm=1毫瓦毫瓦 毫瓦110zPlgPage 100

36、dBWdBW的定义是功率电平对的定义是功率电平对1W的比，的比，即即 功率（功率（dBW）=（1.48）瓦110zPlgPage 101dBm与与dBW的关系为的关系为30 dBm=0 dBWPage 1022.相移常数相移常数 相移常数表示单位长度行波相位的变相移常数表示单位长度行波相位的变化。化。传输线上波的速度与同介质中波的速传输线上波的速度与同介质中波的速度相同。度相同。Page 1031.4.5 传输功率传输功率对于无耗线，通过线上任意点的传输对于无耗线，通过线上任意点的传输功率都是相同的，为简便起见，在电压波功率都是相同的，为简便起见，在电压波腹点（也即电流波谷点）处计算传输功率，

37、腹点（也即电流波谷点）处计算传输功率，传输功率为传输功率为Page 104（1.52）KZVIVzP02maxminmax2121Page 105式中式中|V|max决定于传输线间的击穿电压决定于传输线间的击穿电压Vbr，在不发生击穿的前提下，传输线允许，在不发生击穿的前提下，传输线允许传输的最大功率为传输线的功率容量，其传输的最大功率为传输线的功率容量，其值为值为（1.53）KZVPbrbr0221Page 106可见传输线的功率容量与行波系数有可见传输线的功率容量与行波系数有关，关，K越大，功率容量就越大。越大，功率容量就越大。Page 107传输线的工作状态是指传输线上电压、传输线的工作

38、状态是指传输线上电压、电流和阻抗的分布规律。传输线的工作状电流和阻抗的分布规律。传输线的工作状态有行波工作状态、驻波工作状态和行驻态有行波工作状态、驻波工作状态和行驻波工作状态。波工作状态。Page 108由于讨论限于射频波段，而且传输线由于讨论限于射频波段，而且传输线一般不长，可以把传输线当作无耗传输线一般不长，可以把传输线当作无耗传输线处理。对于无耗传输线，有处理。对于无耗传输线，有 ，0LCjCLZ 0Page 1091.5.1 行波工作状态行波工作状态行波工作状态也称为无反射工作状态。行波工作状态也称为无反射工作状态。由式（由式（1.17）可以看出，当）可以看出，当 和和 都等于零都等

39、于零时，就可以得到无反射工作状态。时，就可以得到无反射工作状态。zjeZIV2022zjeZZIV00222Page 110因此，有两种情况可以产生无反射工因此，有两种情况可以产生无反射工作状态，即：作状态，即：（1）ejz=0，也即，也即z，这便是，这便是传输线无限长的情况。传输线无限长的情况。Page 111（2）V2I2Z0=0，此时，此时ZL=V2/I2=Z0，这便是负载匹配的情况。这便是负载匹配的情况。Page 112行波工作状态电压和电流的瞬时值分行波工作状态电压和电流的瞬时值分别为别为（1.54）zjzjzjzjzjzjeIeIeZZIVzIeVeVeZIVzV111100111

40、101122Page 113图图1.10 行波电压、电流和阻抗的分布图行波电压、电流和阻抗的分布图Page 114上面分析了无耗传输线上行波的工作上面分析了无耗传输线上行波的工作状态，行波有状态，行波有3个特点。个特点。Page 115（1）传输线上各点电压和电流的振）传输线上各点电压和电流的振幅不变。幅不变。（2）传输线上电压和电流的相位相）传输线上电压和电流的相位相同，而且都随同，而且都随z的增加线性滞后。的增加线性滞后。（3）传输线上各点的输入阻抗均等）传输线上各点的输入阻抗均等于特性阻抗。于特性阻抗。Page 1161.5.2 驻波工作状态驻波工作状态 驻波工作状态也称为全反射工作状态

41、。驻波工作状态也称为全反射工作状态。由由1.4节分析得到，当传输线终端短路、开节分析得到，当传输线终端短路、开路或接纯电抗负载时，传输线上产生全反路或接纯电抗负载时，传输线上产生全反射，传输线工作于驻波状态。下面分析这射，传输线工作于驻波状态。下面分析这3种情况下的驻波工作状态。种情况下的驻波工作状态。Page 1171.传输线终端短路传输线终端短路传输线上电压和电流的振幅值分别为传输线上电压和电流的振幅值分别为（1.59）zZUzIzVzVcos2sin2022Page 118传输线上距离终端为传输线上距离终端为/2的整数倍处的整数倍处（包括终端短路处）电压永远为（包括终端短路处）电压永远为

42、0，电流振，电流振幅具有最大值，这些位置称为电压波谷点、幅具有最大值，这些位置称为电压波谷点、电流波腹点。电流波腹点。Page 119传输线上距离终端为传输线上距离终端为/4及及/4+n/2处处电压振幅具有最大值，电流永远为电压振幅具有最大值，电流永远为0，这些，这些位置称为电压波腹点、电流波谷点。位置称为电压波腹点、电流波谷点。Page 120电压和电流的振幅值具有电压和电流的振幅值具有/2重复性。重复性。由式（由式（1.57）可以得到终端短路传输）可以得到终端短路传输线的输入阻抗为线的输入阻抗为 Zin（z）=jZ0tanz （1.60）Page 121均匀无耗传输线的电压振幅、电流振均匀

43、无耗传输线的电压振幅、电流振幅和输入阻抗特性都有幅和输入阻抗特性都有/2的重复性，所以的重复性，所以图图1.11只画只画长（两个周期）就能表明传输长（两个周期）就能表明传输线的工作特性。线的工作特性。Page 122 图图1.11 终端短路时电压、电流和阻抗的分布图终端短路时电压、电流和阻抗的分布图Page 1232.传输线终端开路传输线终端开路当传输线终端开路时，当传输线终端开路时，ZL=，由式，由式（1.29）可得终端反射系数）可得终端反射系数L=1，由式，由式（1.32）可得传输线上电压和电流分别为）可得传输线上电压和电流分别为Page 124（1.61）zZVjzIzVzVsin2co

44、s2022Page 125由式（由式（1.61）可以得到终端开路传输）可以得到终端开路传输线的输入阻抗为线的输入阻抗为 Zin（z）=jZ0cotz （1.62）Page 126 图图1.12 例例12用图用图Page 127与终端短路的情况相比，可以得到这与终端短路的情况相比，可以得到这样一个结论，只要将终端短路的传输线从样一个结论，只要将终端短路的传输线从终端去掉终端去掉/4线长，余下传输线上电压、电线长，余下传输线上电压、电流和阻抗的分布即为终端开路传输线上电流和阻抗的分布即为终端开路传输线上电压、电流和阻抗的分布。压、电流和阻抗的分布。Page 128也就是说，终端开路传输线上电压、也

45、就是说，终端开路传输线上电压、电流和阻抗的分布可以从终端短路传输线电流和阻抗的分布可以从终端短路传输线缩短（或延长）缩短（或延长）/4获得。获得。Page 129终端开路传输线的输入阻抗也是纯电终端开路传输线的输入阻抗也是纯电抗。终端开路处阻抗无穷大，相当于并联抗。终端开路处阻抗无穷大，相当于并联谐振；当谐振；当0z/4时，输入阻抗为电容；时，输入阻抗为电容；当当z=/4时，输入阻抗为时，输入阻抗为0，相当于短路，相当于短路，也相当于串联谐振；当也相当于串联谐振；当/4z/2时，输入时，输入阻抗为电感，如图阻抗为电感，如图1.13（d）所示。）所示。Page 130每过每过/4，传输线上阻抗性

46、质改变一次；，传输线上阻抗性质改变一次；每过每过/2，传输线上阻抗性质重复一次。终，传输线上阻抗性质重复一次。终端开路传输线输入阻抗的这些特性，在射端开路传输线输入阻抗的这些特性，在射频技术中也有着广泛的应用。频技术中也有着广泛的应用。Page 1313.传输线终端接纯电抗负载传输线终端接纯电抗负载 当传输线终端接纯电抗负载时，因为当传输线终端接纯电抗负载时，因为ZL=jXL，所以，所以|L|=1，在这种情况下也，在这种情况下也要产生全反射而形成驻波。要产生全反射而形成驻波。Page 132由于终端短路传输线和终端开路传输由于终端短路传输线和终端开路传输线的输入阻抗都是纯电抗，因而任何电抗线的

47、输入阻抗都是纯电抗，因而任何电抗都可以用一段适当长度的终端短路传输线都可以用一段适当长度的终端短路传输线或终端开路传输线等效，这样就可以用延或终端开路传输线等效，这样就可以用延长一段长度的终端短路传输线或终端开路长一段长度的终端短路传输线或终端开路传输线分析终端接纯电抗负载的传输线，传输线分析终端接纯电抗负载的传输线，这个方法叫做延长线段法。这个方法叫做延长线段法。Page 133 图图1.13 终端开路时沿线电压、电流和阻抗的分布图终端开路时沿线电压、电流和阻抗的分布图Page 134 图图1.14 终端接纯感抗和纯容抗沿线电压、电流和阻抗的分布终端接纯感抗和纯容抗沿线电压、电流和阻抗的分布

48、Page 135上面分析了无耗传输线上驻波的工作上面分析了无耗传输线上驻波的工作状态，得出了驻波的状态，得出了驻波的4个特点。个特点。Page 136（1）传输线上电压和电流的振幅是）传输线上电压和电流的振幅是位置的函数，具有波腹点和波谷点，位置的函数，具有波腹点和波谷点，波腹点和波谷点相距波腹点和波谷点相距/4，波谷点值，波谷点值为为0。传输线上电压和电流的振幅模。传输线上电压和电流的振幅模值是周期性函数，周期为值是周期性函数，周期为/2。Page 137（2）传输线上各点电压和电流的相）传输线上各点电压和电流的相位在时间上相差位在时间上相差/2，在空间也相差，在空间也相差/2，因此驻波情况

49、下无能量传播。，因此驻波情况下无能量传播。Page 138（3）传输线上各点的输入阻抗为纯）传输线上各点的输入阻抗为纯电抗。每过电抗。每过/4，输入阻抗性质改变，输入阻抗性质改变一次（容性改变为感性，感性改变一次（容性改变为感性，感性改变为容性；短路改变为开路，开路改为容性；短路改变为开路，开路改变为短路）；每过变为短路）；每过/2，输入阻抗性，输入阻抗性质重复一次。输入阻抗是周期性函质重复一次。输入阻抗是周期性函数，周期为数，周期为/2。Page 139（4）电感和电容可以用一段适当长）电感和电容可以用一段适当长度的终端短路传输线或终端开路传输度的终端短路传输线或终端开路传输线等效。可以用延

50、长一段终端短路的线等效。可以用延长一段终端短路的传输线或终端开路的传输线分析终端传输线或终端开路的传输线分析终端接纯电抗负载的传输线。接纯电抗负载的传输线。Page 1401.5.3 行驻波工作状态行驻波工作状态 当均匀无耗传输线终端接除上面所述当均匀无耗传输线终端接除上面所述以外的负载时，信号源给出的能量一部分以外的负载时，信号源给出的能量一部分被负载吸收，另一部分被负载反射，传输被负载吸收，另一部分被负载反射，传输线上产生部分反射而形成行驻波。线上产生部分反射而形成行驻波。Page 141上面分析了无耗传输线上的行驻波状上面分析了无耗传输线上的行驻波状态，行驻波主要有两个特点态，行驻波主要

51、有两个特点Page 142图图1.15 行驻波沿线分布图行驻波沿线分布图Page 143（1）传输线上电压和电流的振幅是）传输线上电压和电流的振幅是位置的函数，具有波腹点和波谷点，位置的函数，具有波腹点和波谷点，波腹点和波谷点相距波腹点和波谷点相距/4，但波谷点，但波谷点的值不为的值不为0。传输线上电压和电流的。传输线上电压和电流的振幅模值是周期性函数，周期为振幅模值是周期性函数，周期为/2。Page 144（2）传输线上输入阻抗周期性变化，）传输线上输入阻抗周期性变化，周期为周期为/2。在电压波腹点和电压波。在电压波腹点和电压波谷点时，输入阻抗为纯电阻。谷点时，输入阻抗为纯电阻。Page 1

52、45电压波腹点（即电流波谷点）时，电压波腹点（即电流波谷点）时，Zin=Z0；电压波谷点（即电流波腹点）时，；电压波谷点（即电流波腹点）时，Zin=Z0/。Page 1461.5.4 /4 阻抗变换器阻抗变换器 若传输线的特性阻抗为若传输线的特性阻抗为Z0，负载阻抗，负载阻抗为纯电阻为纯电阻RL，但，但RLZ0，此时传输线上传，此时传输线上传行驻波，传输线终端为电压波腹点或电压行驻波，传输线终端为电压波腹点或电压波谷点。若在纯电阻终端前加一段特性阻波谷点。若在纯电阻终端前加一段特性阻抗为抗为Z0 1 的的/4长传输线，可以使终端匹配，长传输线，可以使终端匹配，此此/4长的传输线称为长的传输线称

53、为/4阻抗变换器，如图阻抗变换器，如图1.16所示。所示。Page 147 图图1.16/4 长阻抗变换器长阻抗变换器Page 148经过经过/4阻抗变换器，输入阻抗为阻抗变换器，输入阻抗为Zin in(/4)，传输线匹配要求，传输线匹配要求02014ZRZZLinPage 149式中式中Z01为待求的量，为为待求的量，为LRZZ010Page 150/4阻抗变换器的缺点是频带窄，只能阻抗变换器的缺点是频带窄，只能对中心频率对中心频率f0匹配。当频率匹配。当频率f偏离中心频率偏离中心频率f0时，主传输线上有反射产生。频率时，主传输线上有反射产生。频率f偏离偏离中心频率中心频率f0越大，主传输线

54、的反射系数模越大，主传输线的反射系数模|也越大。也越大。Page 151为展宽带宽，可以采用两节或多节为展宽带宽，可以采用两节或多节/4阻抗变换器。用两节或多节阻抗变换器。用两节或多节/4阻抗变换器阻抗变换器时，满足一定反射系数或驻波比的工作带时，满足一定反射系数或驻波比的工作带宽比用单节宽比用单节/4阻抗变换器时宽得多。阻抗变换器时宽得多。Page 152对于完整的传输线电路，必须要加上对于完整的传输线电路，必须要加上与传输线相连的信号源和终端负载，本节与传输线相连的信号源和终端负载，本节讨论信号源的功率输出和有载传输线。信讨论信号源的功率输出和有载传输线。信号源的功率输出不仅要考虑传输线与

55、终端号源的功率输出不仅要考虑传输线与终端负载之间的阻抗匹配，而且还要考虑信号负载之间的阻抗匹配，而且还要考虑信号源与传输线的失配。源与传输线的失配。Page 1531.6.1 包含信号源与终端负载包含信号源与终端负载的传输线的传输线一般的传输线电路包含信号源、传输一般的传输线电路包含信号源、传输线与终端负载，如图线与终端负载，如图1.18所示。图所示。图1.18中信中信号源的电压为号源的电压为VS、信号源的内阻为、信号源的内阻为ZS、传、传输线的特性阻抗为输线的特性阻抗为Z0、终端负载阻抗为、终端负载阻抗为ZL。Page 154 图图1.18 包含信号源与终端负载的传输线包含信号源与终端负载的

56、传输线Page 155在射频时反射系数和传输系数比阻抗在射频时反射系数和传输系数比阻抗容易测量，所以它们更普遍地用于表示两容易测量，所以它们更普遍地用于表示两个不一样的传输线段的接口特性。个不一样的传输线段的接口特性。Page 1561.6.2 传输线的功率传输线的功率因为传输线是无耗的，所以传输线的因为传输线是无耗的，所以传输线的输入功率就是传送到负载的功率。输入功率就是传送到负载的功率。Page 1571.6.3 信号源的共轭匹配信号源的共轭匹配对于图对于图1.18所示的电路，可通过传输所示的电路，可通过传输线等效电路图（见图线等效电路图（见图1.19）来分析信号源）来分析信号源与传输线匹

57、配的最佳条件。所谓信号源与与传输线匹配的最佳条件。所谓信号源与传输线匹配的最佳条件，是指信号源向传传输线匹配的最佳条件，是指信号源向传输线输出的功率为最大。输线输出的功率为最大。Page 158 图图1.19 传输线等效电路图传输线等效电路图Page 159信号源的共轭匹配就是使传输线的输信号源的共轭匹配就是使传输线的输入阻抗与信号源的内阻互为共轭复数，此入阻抗与信号源的内阻互为共轭复数，此时信号源的功率输出为最大。时信号源的功率输出为最大。信号源共轭匹配时，信号源功率的一信号源共轭匹配时，信号源功率的一半被信号源内阻消耗，一半输出给传输线。半被信号源内阻消耗，一半输出给传输线。Page 16

58、01.6.4 回波损耗和插入损耗回波损耗和插入损耗回波损耗和插入损耗是由于传输线上回波损耗和插入损耗是由于传输线上信号的反射引起的。图信号的反射引起的。图1.18及图及图1.19所示的所示的传输线电路，如果传输线电路，如果ZLZ0，则有，则有L0及及in0，即传输线上将产生反射波。，即传输线上将产生反射波。Page 161式（式（1.86）和式（）和式（1.87）中，）中，P+in为入为入射功率，射功率，Pin为反射功率，为反射功率，P+inPin为传为传输功率。输功率。Page 162传输线上反射功率引起了回波损耗及传输线上反射功率引起了回波损耗及插入损耗。如果传输线终端是开路或短路，插入损

59、耗。如果传输线终端是开路或短路，插入损耗为最大（插入损耗为最大（IL）；如果传输线）；如果传输线完全匹配，插入损耗为最小（完全匹配，插入损耗为最小（IL=0）。）。Page 163微带线是目前射频电路中使用最广泛微带线是目前射频电路中使用最广泛的传输线。微带线是平面型结构，可以用的传输线。微带线是平面型结构，可以用蚀刻电路技术在印制电路板（蚀刻电路技术在印制电路板（PCB）上制）上制作，容易外接固体射频器件构成各种射频作，容易外接固体射频器件构成各种射频有源电路，而且可以在一块介质基片上制有源电路，而且可以在一块介质基片上制作完整的电路，实现射频部件和系统的集作完整的电路，实现射频部件和系统的

60、集成化、固态化和小型化。成化、固态化和小型化。Page 164微带线是在介质基片的一面制作导体微带线是在介质基片的一面制作导体带，另一面制作接地金属平板而构成。微带，另一面制作接地金属平板而构成。微带线是半开放系统，虽然接地金属板可以带线是半开放系统，虽然接地金属板可以帮助阻挡场的泄露，但导体带会带来辐射，帮助阻挡场的泄露，但导体带会带来辐射，所以微带线的缺点之一是它有较高损耗并所以微带线的缺点之一是它有较高损耗并与邻近的导体带之间容易形成干扰。与邻近的导体带之间容易形成干扰。Page 165微带线的损耗和相互干扰的程度与介微带线的损耗和相互干扰的程度与介质基片的相对介电常数质基片的相对介电常

61、数r有关，如果有关，如果r增大，增大，可以减小损耗和相互干扰的程度，所以常可以减小损耗和相互干扰的程度，所以常用的介质基片是介电常数高、高频损耗小用的介质基片是介电常数高、高频损耗小的材料，例如氧化铝陶瓷（的材料，例如氧化铝陶瓷（r=9.510，tan=0.0002）。）。Page 166如果导体带与接地金属平板之间由一如果导体带与接地金属平板之间由一种介质包围，则微带线可以传输种介质包围，则微带线可以传输TEM波。波。但是，微带线导体带周围有两种媒质，导但是，微带线导体带周围有两种媒质，导体带上面为空气、下面为介质，存在着介体带上面为空气、下面为介质，存在着介质质空气分界面。空气分界面。Pa

62、ge 167这种半开放式的系统虽然使微带线易这种半开放式的系统虽然使微带线易于制作各种电路，但也给微带线特性参数于制作各种电路，但也给微带线特性参数的计算带来了复杂性，同时使微带线中不的计算带来了复杂性，同时使微带线中不可能传输可能传输TEM波，而是传输准波，而是传输准TEM波。波。Page 1681.7.1 微带线的有效介电常数微带线的有效介电常数和特性阻抗和特性阻抗Page 169 图图1.20 分析微带线有效介电常数示意图分析微带线有效介电常数示意图Page 170Page 171Page 172Page 173Page 174Page 175Page 176由表由表1.3可以看出，当介

63、质基片的厚度可以看出，当介质基片的厚度h和相对介电常数和相对介电常数r相同时，如果微带线的相同时，如果微带线的导体带宽度导体带宽度W越大，则微带线的相对有效越大，则微带线的相对有效介电常数介电常数re越大，特性阻抗越小。越大，特性阻抗越小。Page 1771.7.2 微带线的传输特性微带线的传输特性微带线传输准微带线传输准TEM模，但微带线的传模，但微带线的传输特性近似按照输特性近似按照TEM模计算。模计算。微带线的相速度和波长按下面公式计微带线的相速度和波长按下面公式计算算 ,（1.91）repcvrepPage 1781.7.3 微带线的损耗与衰减微带线的损耗与衰减微带线存在损耗。微带线除

64、了导体损微带线存在损耗。微带线除了导体损耗和介质损耗外，还有辐射损耗，微带线耗和介质损耗外，还有辐射损耗，微带线的损耗可以用衰减常数表示。如果忽略辐的损耗可以用衰减常数表示。如果忽略辐射损耗，则微带线的衰减常数为射损耗，则微带线的衰减常数为 =d+c （1.92）Page 1791.微带线的介质损耗微带线的介质损耗微带线的介质损耗是由介质的漏电导微带线的介质损耗是由介质的漏电导致。致。Page 1802.微带线的导体损耗微带线的导体损耗通常情况下，微带线的导体损耗远大通常情况下，微带线的导体损耗远大于微带线的介质损耗；然而在某些情况于微带线的介质损耗；然而在某些情况（如硅基片中）下，微带线的介质损耗和（如硅基片中）下，微带线的介质损耗和导体损耗处于同一量级，甚至更大。导体损耗处于同一量级，甚至更大。