关于波导的特性阻抗

关键的外卖

• 当波导处于正向传播模式时，电压(v)与电流(i)的比值称为特征阻抗。

• 当负载阻抗与特性阻抗匹配时，传输线中没有反射能量，入射能量全部被负载吸收。

• 在微带线中，特性阻抗是厚度、介质衬底均匀介电常数、带线宽度和线与地之间距离的函数。

波导特性阻抗是射频系统设计和应用中的一个重要参数

当感兴趣的信号属于高频波段时，波导被用作传输线。当信号的波长接近波导的横截面尺寸时，使用波导作为传输线变得非常有用。

波导特性阻抗是射频系统设计和应用中的一个重要参数。为了实现最大的功率传输，源和负载必须与波导的特性阻抗匹配。我们将看一看波导的特性阻抗和输电线路在本文中。

波导特性阻抗

当波导处于正向传播模式时，电压(v)与电流(i)的比值称为特性阻抗，其广为人知的原理是将波导横截面上的电压与沿轴和坡印廷矢量的壁电流联系起来。

波导的特性阻抗不是唯一的值。不同类型波导的特性阻抗方程是不同的。

对于矩形波导，其特性阻抗与尺寸有关。在一个矩形波导时，特征阻抗是宽、窄壁尺寸的系数比与波阻抗的乘积。

在圆形波导中，特征阻抗是系数及其波阻抗的乘积。

在山脊波导中，特征阻抗的计算方法是在频率等于无穷大时，缝隙电压与波导中传输功率的平方之比。

在对称脊波导中，间隙电压由电场沿对称平面穿过脊隙的积分得到。在非对称脊波导中，电场沿最靠近中间平面的线通过脊隙计算间隙电压。

输电线路特性阻抗

输电线路在TEM两线传输线中，特性阻抗是一个非常重要的参数。特性阻抗是传输线的固有特性，它与线路的长度和连接到其上的负载无关。

当负载阻抗与特性阻抗匹配时，传输线中没有反射能量，入射能量全部被负载吸收。当负载阻抗与特性阻抗匹配时，传输线传输最大功率。

在传输线中，特性阻抗可以定义为线路串联阻抗和并联导纳的函数。对于传输线的瞬变电磁法，特征阻抗可以定义为横向电场与横向磁场的比值。

根据与传输线相关的损耗，特性阻抗变化。对于无损传输线，其特性阻抗为实数。当传输线有损耗时，特性阻抗为复值。当传输线与其特性阻抗不匹配时，由于驻波的存在，沿线的功率分布变得不均匀，产生的热量也不均匀散失。

让我们看看微带传输线的特性阻抗。

微带传输线的特性阻抗

在微波和射频系统中最常用的传输线是微带线，由于其出色的布局灵活性和准tem性质。在设计微带结构时，重要的参数包括衰减常数、频散、辐射、有效介电常数、不连续电抗、表面波激励和特征阻抗。

在微带线中，特性阻抗是厚度、介质衬底均匀介电常数、带线宽度和线与地之间距离的函数。宽微带传输线的特征方程可以近似为:

R为介质介电常数，h为微带线中心到地面的高度，w为微带线的宽度，设w>>h。在确定波导的特性阻抗时，发现该值在377 Ω的自由空间阻抗的两倍以内。

对波导或传输线特性阻抗的估计和比较是设计微波和射频系统的必要条件。特性阻抗是决定波导功率处理能力的重要参数，包括平均功率和峰值功率。

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