高频传输线的物理基础PDF电子书下载

第一章 高频传输线概论 1

第一节 传输线概念的发展历史 1

1-1-1 十九世纪“传输线”概念的起源 1

1-1-2 “高频”传输线及其简单特性 3

1-1-3 双导体导引的波和自由空间中的波 5

第二节 麦克斯韦理论中理想传输线上的模波 6

1-2-1 传输线上横波的E场和H场 6

1-2-2 频域内的兼容性关系和波速 8

1-2-3 在频域内相速的恒定性 8

1-2-4 波阻抗 9

1-2-5 横向“准电位” 9

1-2-6 “准”电位V(x,y)和全电流 10

1-2-7 关系式cρs=Is 10

1-2-8 几个简单的例子 12

第三节 趋肤效应 14

1-3-1 半空间，平面模型；基本方程和参数 14

1-3-2 半空间，平面模型；用平均值作为宏观参数 17

1-3-3 圆截面导线 19

附录 1

附录1-1 矢量算子的公式 22

附录1-2 正交曲线坐标的变换 23

附录1-3 两组解 24

参考文献 24

第二章 无限长均匀传输线的一次参数 26

第一节 理想传输线在电路中的定义 26

2-1-1 无限长传输线 26

2-1-2 两个电磁参数：Ll和Cl 26

2-1-3 传输线参数Cl和Ll的定义 27

2-1-4 高频：非理想传输线 32

2-1-5 高频基本方程 40

2-1-6 通用的传输线基本常数的计算 41

第二节 电路术语中损耗的表示式 41

2-2-1 常数Rl和Gl的关系 41

2-2-2 传输线的电阻Rl 42

2-2-3 传输线电阻的计算 45

2-2-4 传输线的电导Gl 47

2-2-5 电路方法的功用 49

2-2-6 线元dZ的等效电路 49

附录2 超低温传输线；超导传输线 50

附录2-1 低温 50

附录2-2 低温下的异常趋肤效应及金属的正常导电 50

附录2-3 超导性 52

参考文献 55

第三章 Cl（Ll和Rl）的计算方法 57

第一节 线源法；勒谢尔线 57

3-1-1 静电电容Cl的计算法（对称情况） 57

3-1-2 Ll的计算（对称的情况） 59

3-1-3 不对称的情况（半径分别为α1和α2的两圆柱体） 59

3-1-4 直流的极限情况（ω=0） 60

3-1-5 邻近效应的进一步说明 60

第二节 涉及复平面的方法（保角变换） 62

3-2-1 基本理论 62

3-2-2 传输线电容Cl的计算 65

3-2-3 许瓦尔兹-克力斯托夫变换（多角形变换） 81

第三节 变分法 100

参考文献 101

第四章 传输线微分方程的解 103

第一节 时域和频域 103

4-1-1 频域作为基础的重要性 103

4-1-2 对时域感兴趣的原因 103

4-1-3 高频下带宽受到限制的信号实例 103

4-1-4 时域中的传输线中间参数 105

第二节 传输线的微分方程 105

4-2-1 时域：变量V(z,t)和I(z,t) 105

4-2-2 欧姆定律和电流守恒定律的微分形式 106

4-2-3 频域：变量V（z）和I（z） 107

4-2-4 频域中的传输线方程 107

第三节 电报方程 108

第四节 波传播的一般情况和基本行波 109

4-4-1 “行波”解和通解 109

4-4-2 高频解的分类 111

4-4-3 “四极子”或“四端网络”形式的通解 112

4-4-4 “传输线四极子”的矩阵表述法 114

第五节 行波的基本特性 115

4-5-1 采用实数值的表示式 115

4-5-2 特性阻抗 115

4-5-3 波数 116

4-5-4 匹配的“线元”四极子 117

4-5-5 波的相速 118

第六节 传输线四极子和贝亚尔-波特方程 118

4-6-1 系统函数：增益和相位 118

4-6-2 “最小相移”型普通无源网络 119

4-6-3 非最小相移型无源网络和全通网络 120

4-6-4 传输线四极子 120

4-6-5 幅度和相位的均衡 122

4-6-6 传输线四极子分解为最小相移和全通网络 122

4-6-7 传输线的贝亚尔-波特关系式的特点 127

附录4 用电路法直接计算特性阻抗 127

附录4-1 横截面中的视在阻抗 127

附录4-2 庇亚斯方法；理想传输线 128

附录4-3 特性电阻Rc和行波模式 129

附录4-4 驻波情况下的视在阻抗Z（l） 129

附录4-5 庇亚斯方法的普遍化；略为不均匀的传输线 130

参考文献 131

第五章 准单色波和已调信号；群速、能速 132

第一节 已调信号的概念 132

5-1-1 纯正弦波和信号 132

5-1-2 已调信号的定义 132

5-1-3 已调信号的表示法 132

5-1-4 “差拍”信号 134

5-1-5 信号在传输过程中的畸变 135

第二节 群速的理论（β(ω)≠Kω;α≡常数） 139

5-2-1 差拍的群速计算 139

5-2-2 介质里群速的“光学”表示式 140

5-2-3 吸收效应 140

5-2-4 任意调制时的群速 141

5-2-5 群延时τg 142

5-2-6 群速概念的应用 143

第三节 吸收的补偿 144

5-3-1 问题的提出 144

5-3-2 科特的理论 145

第四节 能速 146

5-4-1 无限大真空中的平面波 146

5-4-2 传输线里能速的定义 147

5-4-3 没有吸收的色散线；能速＝群速 148

5-4-4 能速；色散和吸收传输线 149

5-4-5 优质传输线；低频 150

5-4-6 高频时的电阻线 151

附录5 有耗介质里的能速 152

附录5-1 能量守恒（坡印亭定理） 152

附录5-2 信号能量的重心；有损耗时的能速 153

附录5-3 有损耗时能速up的计算 154

参考文献 156

第六章 简谐行波的特性 158

第一节 理想线（Rl≡Gl≡0） 158

6-1-1 引言 158

6-1-2 波的双周期性 158

6-1-3 Lu≡Rl≡Gl≡0时的特性阻抗Rc≡Zc 160

6-1-4 作为辐射电阻的Rc 166

6-1-5 Rc和功率的传输；瞬时功率和平均功率 168

6-1-6 功率传输的最优化 168

第二节 实际的“高频”线；低损耗效应；衰减引起的色散 168

6-2-1 衰减或衰变的定义 168

6-2-2 衰减系数 171

6-2-3 电阻性衰减αm=1/Dm 172

6-2-4 电介质的衰减 179

6-2-5 功率的输送 182

6-2-6 波数 183

6-2-7 特性阻抗 185

6-2-8 近似法的有效性在低频下的限制 187

附录 6

附录6-1 类比模拟和Rc 188

附录6-2 关系式Rs/η0=πδ/λ0 191

附录6-3 疏化电介质的特性 191

参考文献 192

第七章 某些特殊传输线的结构与应用 194

第一节 低频界限；亥维赛无失真线 194

7-1-1 低频界限 194

7-1-2 “加感”线 194

7-1-3 加感线和亥维赛无失真线 195

7-1-4 加感线的特性 197

7-1-5 连续加感或“克拉鲁普加感” 197

7-1-6 普平加感 198

第二节 长距离传输线 199

7-2-1 引言 199

7-2-2 十九世纪海底电报电缆 199

7-2-3 话频电话线 200

7-2-4 载波同轴电缆 204

第三节 实验室传输线 208

7-3-1 结构；数量级 208

7-3-2 屏蔽 210

7-3-3 电源馈电 211

第四节 大延迟线 215

7-4-1 相移与频率成正比的原因；延迟τ=dφ/dω 215

7-4-2 延迟线的特性 217

第五节 强吸收线（衰减器和终端器） 221

7-5-1 问题的提出 221

7-5-2 电路方法的有效性 222

7-5-3 匹配终端 222

7-5-4 场的方法 223

附录7克罗斯登传输线 224

参考文献 224

第八章 脉冲和传输线 228

第一节 引言 228

8-1-1 脉冲工作的优越性 228

8-1-2 福里叶变换 229

8-1-3 拉普拉斯变换 234

8-1-4 简单的理论模式；模式的选择 239

第二节 理想传输线；反射和反射波 239

8-2-1 一般公式 239

8-2-2 行波 239

8-2-3 反射；反射波 242

8-2-4 充电的传输线瞬时放电 246

第三节 非理想线路 248

8-3-1 扩散条件；频率很低时的地下电缆和海底电缆 248

8-3-2 亥维赛无畸变线路 252

8-3-3 损耗很低的线路 253

8-3-4 频率很高时的趋肤效应 255

第四节 测试方面的应用 261

8-4-1 引言 261

8-4-2 特性电阻Zc的测试 261

8-4-3 衰减、传输速度或距离的测试 264

8-4-4 特性阻抗局部不均匀的位置和大小的测定 266

8-4-5 反射计 269

附录8升正弦波形脉冲的福里叶变换的计算 271

参考文献 271