微波传输线知识点总结

1. 传输线方程

• 定义：描述传输线状态的方程，也称为电报方程。

• 基础：长线效应，当线长与波长相比拟时，必须考虑微波的波动性，使用分布参数方法分析传输线的传输状态。

• 等效电路：传输线的等效电路包括电阻 R 、电感 L 、电容 C 和导纳 G。

• 方程：

• 无耗传输线：假设 R = 0 和 G = 0，方程简化为：

2. 传输线状态

• 行波状态：无反射的传输状态，反射系数 Γ = 0 ，负载阻抗等于传输线的特性阻抗 Z_L = Z_0 。

•特点：

• 沿线电压和电流振幅不变，驻波比 ρ = 1 。

• 电压和电流在任意点上都同相。

• 传输线上各点阻抗等于传输线特性阻抗。

• 纯驻波状态：全反射状态，终端反射系数 |Γ| = 1 。

• 特点：

• 沿线各点电压和电流振幅按余弦变化，电压和电流相位差 90°，功率为无功功率，无能量传输。

• 电压波节点： z = nλ / 2 （电压为零，电流最大）。

• 电压波腹点： z = (2n+1) λ/4一般情况：存在反射波和入射波，电压和电流形成驻波分布，驻波比 ρ表示反射波和入射波的幅

3 . 传输线矩阵

• 传输矩阵：描述传输线输入和输出电压、电流的关系。

• ABCD 矩阵：

• 特性阻抗：传输线的特性阻抗 Z_0 是传输线上无反射时的阻抗，定义

• 传播常数：传播常数γ 描述信号在传输线上的衰减和相位变化

其中， α 是衰减常数， β是相位常熟

4. 阻抗匹配

• 匹配源：电源的内阻等于传输线的特性阻抗，称为匹配源。

• 共轭匹配：负载阻抗等于电源内阻的共轭，使负载得到最大功率。

• 阻抗变换器：用于将不匹配的源和负载阻抗转换为匹配状态，常见的有巴特沃斯和切比雪夫阻抗变换器。

•短截线匹配

单短截线：在主线上并联 / 串联短截线，调整位置和长度

双短截线：固定间隔的两段短截线，扩大匹配范围

• 渐变线匹配

切比雪夫型：在指定带宽内实现等波纹响应

指数型：适合超宽带匹配（如：0.5-18GHz）

• 集总元件匹配

L/π/T 网络：通过 LC 元件组合实现宽带匹配

5. 传输线类型

6. 损耗与色散

1. 损耗类型

导体损耗：趋肤效应导致的导体损耗

介质损耗 ：绝缘材料的介电损耗

2. 色散现象

模式色散：多模式传输导致相位不一致

材料色散：介电常数随频率变换

7. 典型应用

8. 技术前沿

5G 毫米波：微带线与波导的混合集成

高温超导：低损耗传输线（如：YBCO 涂层导体）

异向介质：实现超材料传输线的新型电磁特性

记忆口诀：特性阻抗定版型，反射驻波看匹配，损耗色散要优化，模式选择定用途。