大学物理，电磁波与 电磁场，微波技能与天线，是大学中
电子信息技能类专业
必修的一个门类课程。对于以后从事通讯方面的工作有着很大的帮助。这一类学科抽象性较强，明白难度较大，存在着肯定的认知停滞，进而导致实践程度不够。
为此，我特意开设微波技能与天线日志专栏，记载老师解说的难点和重点，做好课后总结和温习，为未来的测验和实践打好底子。
微波技能与天线与电磁场的知识紧密相关，因此也会涉及到许多电磁场的知识。同时抽象性较强，盼望增强相关知识的明白。
首先，我们介绍第一部分。对于微波有一个
直观的观点
。
频率：300 MHz—3 000 GHz的电磁波 波长： 1 m—0.1 mm
- 分米波 (300M—3 000 M)
- 厘米波 (3G—30 G)
- 毫米波 (30G—300 G)
- 亚毫米波(300G—3 000G)
微波的特点
重要包括：似光性、穿透性、宽频带、热效应、散射
在实际通讯中，微波重要是依赖传输线进行流传。
微波传输线(Transmission Line)：传输微波信息和能量，引导电磁波沿肯定方向传输
对于匀称传输线，我们重要有两套方法：
场分析法：麦克斯韦方程+界限条件=>电磁场颠簸方程解=>传输线上电场和磁场=>传输特性
等效电路法:传输线方程+界限条件=> 电压/流颠簸方程解=>沿线等效电压、电流 =>传输特性
设在时候t, 位置z处的电压和电流分别为u(z, t)和i(z, t), 而在 位置z+Δz处的电压和电流分别为u(z+Δz, t)和i(z+Δz, t)。 对很小 的Δz, 忽略高阶小量, 接纳基尔霍夫定律：
进行化简，忽略高阶小量，得到匀称传输线方程，也称电报方程。
将U(t)和I(t)都表现为时谐复振幅情势，得到时谐传输线方程
Z=R+jωL, Y=G+jωC, 分别称为传输线单位长串联阻抗和 单位长并联导纳。
这时，我们盼望
求出方程解
。对于上式，我们更换成一个未知数情势。
同理得
令y=ZY，代入上式
此时，电压电流满意电磁场中一维颠簸方程
式中, A1, A2为待定系数, 由界限条件确定。
传输线的瞬时表达式为
传输线上电压和电流以波的情势流传, 在任 一点的电压或电流均由沿-z方向流传的行波（称为入射波） 和沿+z方向流传的行波（称为反射波）叠加而成。
下面我们介绍一下
工作特性参数
特性阻抗Z0：
将传输线上导行波的电压与电流之比定义为传输线的特性 阻抗, 用Z0来表现, 其倒数称为特性导纳, 用Y0来表现
。
可见，特性阻抗Z0通常是个复数, 且与工作频率有关。 它由传 输线自身分布参数决定而与负载及信源无关, 故称为特性阻抗。 对于匀称无耗传输线, R=G=0, 传输线的特性阻抗为
此时, 特性阻抗Z0为实数, 且与频率无关。
当消耗很小时
流传常数 γ
：流传常数 γ 是描述传输线上导行波沿导波系统流传過逞中 衰减和相移的参数, 通常为复数,
式中, α为衰减常数, 单位为dB/m(偶然也用Np/m, 1Np/m= 8.86 dB/m); β为相移常数, 单位为rad/m。
对于无耗传输线,R=G=0, 则α=0。
相速υp与波长 λ
：传输线上的相速定义为电压、电流入射波（或反射波）等 相位面沿传输方向的流传速率, 用υp来表现。
对于匀称无耗传输线来说, 由于β与ω成线性关系, 故导行 波的相速与频率无关, 也称为无色散波。当传输线有消耗时, β 不再与ω成线性关系, 使相速υp与频率ω有关,这就称为色散特性。
电报方程表达式
前几节课的学习,大家明白了传输线的基本布局和传输线的分布参数,这节课开始我们对传输线的电报方程进行解说
电报方程可以或许表征传输线各个分布参数与信号相互作用的关系,电报方程的解可以或许表面电磁波在传输线内部的传输方法,固然电磁场也可以,不外比较庞杂
这节课的内容包括以下两个大方面:
电报方程的由来
电报方程的解
1.1传输线等效模型的创建
我们在传输线上面截取一小段dz,这一段的分布参数有串联的R1dz和L1dz,并联的G1dz和C1dz 如下图所示
1.2:传输线方程的创建
如下图所示:起始点的电压V(z),经过一段间隔之后看作尽头电压V+dv,电流也一样,在这一个小段内,是可以用基尔霍夫定律分析的
电压即是电流✖电阻,电路的总电阻即是Z1
电流即是电压✖电导,α为电路的导纳
我们消去dz,双方同时➗dz
得到传输线的基本方程后,发现是一个二元微分方程,下来对这个方程进行求解并整理
都含有ZY,我们可以用一个简单的字母表现ZY,γ就是流传常数
有了流传常数,就能写出电报方程的颠簸情势
这两个方程一个是电压颠簸方程,一个是电流颠簸方程
电压颠簸方程的解可以看出Vz分为正向传输和反向传输,A和B是传输线的界限条件,也就是源端和负载端的状态
电流畅解中出现了Zo,也就是传输线的特性阻抗
特性阻抗是传输线的分布参数,跟传输线的频率没有太大关系
传输线电报方程的通解中有两个待定的参数AB,他们由传输线的界限来确定,对于传输线来讲,界限就是源端和负载端
传输线任意一点的电压和电流的通用表达式为
以上为这节课内容,这节课重要解说了电报方程的推导以及解的物理意义,这节课的推导方法比较简单,重点是明白传输线电报方程的由来和通解的物理意义,下节课带大家一起深入分析传输线的性能参数
低频电路与射频、微波电路的最大的区别之一就是传输线的观点。在低频段由于波久远大于电路尺寸，以是相位的变革相对可以忽略，因此可以看作信号值在这样的电路连接线中是恒定的。但是到了微波频段，波长已经和电路尺寸可以相相比，尺寸的变革会造成相位的很大变革，因此是不可忽略的。一样平常来说当这个尺寸大于0.1波长时传统的电路分析理论已经不再实用，必须使用传输线理论。
传输线中的基本观点 1
电报方程 使用集总元件模型得到方程。
流传系数
实部为衰减系数，虚部为相位常数。
反射
当传输介质参数（电介质常数、磁导率）变革时在其分界面上就会发生反射，造成能量传输服从降低。因此在一个存在反射的传略线上存在入射电压、反射电压，入射电流和反射电流，电报方程的行波解
特性阻抗
为传输线上入射电压与入射电流之比，或反射电压与反射电流比的负值。其关系
。而在流传线上的电压电流体现为入射波和反射波的叠加，其瞬时值为
。
根据在衰减和衰减常数的差别可将电报方程的解化简的更为直观。在低频大消耗环境下（工频传输线）
，从而
这时在传输线上不体现颠簸過逞，只有衰减。另有一种就是无耗传输线，
即其衰减常数为0，此时传输线上电压电流出现正向和反向的等幅行波，特性阻抗为实数，即电压和电流赋役，这种传输线在微波技能上最常用。
3波阻抗观点
波阻抗与介质本征阻抗同等，是TEM波传输线一样平常结果。4 由Ponyting Vector分析知传输线上的功率流是完全通过导体间的电磁场产生的，并不是通过导体本身传输的。 假如导体的导电率有限，则部分功率将进入导体，并转化为热能，不能传到负载去。 4 传输线的匹配状态
端接任意负载阻抗的无消耗传输电压电流表达式
http://blog.chinaaet.com/timthorpe/p/31814
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