7、传输线分析中的模式、电流与时域频域特性

传输线分析中的模式、电流与时域频域特性

在传输线的研究中，我们会涉及到多种特性和概念，包括不同传输线结构中的模式、传输线电流与天线电流的区别，以及时域和频域分析方法等。下面将详细介绍这些内容。

1. 不同传输线结构中的模式特性

• 平行板传输线和同轴电缆 ：平行板传输线和同轴电缆属于封闭系统。对于同轴电缆，其内部导线和外部屏蔽层之间空间的场和模式的麦克斯韦方程通解已被得出。这种结构能够支持截止频率为直流的TEM模式，而高阶的TE和TM模式有特定的截止特性。最低阶TE模式在导体间平均周长小于约一个波长时截止，即 $\frac{2\pi(a + b)}{2} < \lambda$；最低阶TM模式在两导体半径之差小于约二分之一波长时截止，即 $(b - a) < \frac{\lambda}{2}$。这表明在封闭系统中，只要导体间距在电气上足够小，TEM模式将是唯一的传播模式。
• 两线传输线 ：两线传输线属于开放系统，高阶模式的情况不像封闭系统那样明确。数值分析显示，当两线传输线的横截面尺寸（如导线间距）在电气上不再足够小时，传输线公式的预测结果会偏离完整解。不过，只要导线间距在电气上足够小，TEM模式公式和由此得到的传输线方程表示对于两线传输线仍然是合理的，这在实际传输线结构中通常是满足的。

2. 传输线电流与天线电流

• TEM模式下的传输线电流特性 ：在TEM传输线方程公式中，两导体传输线在任何横截面上的电流大小相等、方向相反，因此任何横截面上的总电流为零，这就是其中一个导体作