微波传输线基本理论：从概念到分类

"该资源是关于电磁场课程的第二章，主要讲解传输线的基本理论，包括传输线的概念、分类、电力传输线与信号传输线的区别，以及传输线的研究问题和分析方法。" 传输线的基本理论是电磁场学中的重要组成部分，主要涉及电磁波的引导和传播。在这一章中，首先介绍了传输线的概念，它是导引电磁波传播的结构，具有明确的电路特性。传输线可以是规则的，即其截面尺寸、形状、介质分布和边界条件保持不变，如均匀传输线。传输线的方向分为纵向（传播方向）和横向（垂直于传播方向）。传输线的不连续性可以用于构建各种微波无源元器件。 微波传输线主要分为三类：第一类是双导体传输线，包括平行双线、同轴线、带状线和微带线，它们传输的是横电磁波或准TEM波；第二类是填充介质的金属波导，如矩形波导、圆波导等；第三类是介质传输线，如介质波导和表面波传输线，电磁波沿其表面传播。 电力传输线和信号传输线之间存在显著差异。电力传输线通常用于低频或直流电力传输，关注功率容量和损耗，而信号传输线则适应高频率，强调频带宽度和相位关系，与信息传输速率紧密相关。 传输线的研究重点在于分析其传输特性，这通常通过两种方法进行：场分析法，基于麦克斯韦方程求解波动方程，得到电场和磁场的变化；另一种是电路分析法，利用电压和电流的关系，例如通过传输线方程来描述其动态行为。这两种方法对于理解和设计微波系统至关重要。 在§2.1传输线方程及其解中，可能会涉及电压和电流的波动方程，如 Telegrapher's 方程，以及它们如何描述信号在传输线上的传播。§2.2无耗均匀传输线的工作状态会讨论理想情况下，没有损耗时传输线的状态，如驻波和行波的形成。在§2.3阻抗与导纳圆图及其应用中，会介绍如何用图形工具来分析和匹配传输线的阻抗，以减少信号反射和提高传输效率。最后，§2.4有损耗均匀传输线会探讨在实际应用中，传输线因材料损耗、辐射损耗等因素导致的能量衰减问题，以及如何补偿这些损耗。 这个课件提供了传输线理论的基础知识，对于学习无线通信、微波工程和电磁场理论的学生来说是必不可少的学习资料。