单导体传输线是一种早期提出的单金属开波导传输线,电磁波能够沿着单根金属线的外表面所在空间传输,也称单金属线,具有传输损耗低、加工简单等优点。Georg Goubau发现随着工作频率向太赫兹频段扩展,微波沿单金属线的径向传输空间范围会逐渐缩小,这一研究结论促使单导体传输线技术在宽带通信、成像、场发射显微镜和无损检测等工程应用领域表现出潜在的应用价值。目前关于单导体传输线的研究方法还存在许多不完善之处,实验数据和理论也不完全相符。为了能够推动单导体传输线技术的发展,论文尝试对这一课题展开探索和研究。本论文的研究重点是电磁波沿电力线传输这一实际工程应用问题,而解决这一问题的关键是掌握电磁波沿单导体传输线的传输特性,因此需要通过理论研究对单导体传输线的传输模式和传输特性做定量分析,之后通过理论研究指导模式激励器技术研究和电力线传输实验研究。因此本论文通过理论分析、仿真优化和实验验证来研究单导体传输线,主要研究内容包括以下4个方面:1.单导体传输线传输模式分析。从平面结构的表面波基本理论出发,推导并归纳了横截面为圆形的Sommerfeld线传输模式解析式;2.Sommerfeld线TM₀₁模的理论研究。Sommerfeld线上传输TM₀₁模时,研究了电导率对表面波径向电场和径向能量分布的影响,分析了传输线的损耗,并指出常规电磁仿真工具在处理单导体线传输模型时存在的模型不严密问题以及提高仿真模型计算精度的有效方法;3.单导体传输线模式激励器技术研究。在上述理论方法的指导下研究了工作频率在0.5-4GHz范围内的两种紧凑型、非侵入式、超宽带Sommerfled线TM₀₁模式激励器的设计方法,并给出最终的方案设计;4.长距离电力线传输TM₀₁模实验研究。利用设计的模式激励器搭建了完整的电力线TM₀₁模传输特性研究实验平台,开展了详细的实验研究。测试结果表明截面半径9.5mm、长10m的电力线在0.5-1.3GHz和1.5-4GHz两个工作频率范围内的传能效率最高可达99.26%,1m电力线与等长Sommerfeld线理论传能效率的最大偏差为2.8%。