射频传输线(吉大通信)课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,射频传输线(吉大通信),*,第2章 射频传输线,射频传输线(吉大通信),2.1 金属波导传输线的一般分析,2.2 矩形波导,2.3 圆波导,2.4 同轴线及其高次模,2.5 带状线,2.6 微带线,2.7 介质波导和其他微波传输线,射频传输线(吉大通信),图2.1 金属波导传输线,射频传输线(吉大通信),2.1 金属波导传输线的一般分析,2.1.1 导波方程及其求解,复数形式麦克斯韦方程组的微分形式：,（2.1）,（无源区）（,2.2） （2.3） （2.4）,射频传输线(吉大通信),图2.2 任意截面形状的金属波导,射频传输线(吉大通信),（2.6）,（2.7）,导波系统的H和E可用横向t和纵向z表示：,射频传输线(吉大通信),复数形式的波动方程为,射频传输线(吉大通信),（2.15）,（2.16）,（2.17）,（2.18）,为拉普拉斯算子,为波数。,射频传输线(吉大通信),（2.22）,（2.23）,（2.24）,（2.25）,为,截止波数,。,射频传输线(吉大通信),2.1.2 波沿波导传输的一般特性,1. 波导中传输模的种类,(1) E,z,=0且H,z,=0的传输模称为横电磁模，也称为横电磁波，记作TEM波。,(2) E,z,=0而H,z,0的传输模称为横电模或磁模，记为TE模或H模；E,z,0而H,z,=0的传输模称为横磁模或电模，记为TM模或E模。空心金属管波导只能传输这类模。,(3)E,z,0且H,z,0的传输模称为混合模，分为EH模和HE模。,射频传输线(吉大通信),截止现象和截止波长,当频率足够高，而使,k,k,c,时，,=,j,为虚数（取“”号），且,为相移常数，它定义为单位长度上电磁波的相位变化。这种情况下的场量可写为,它表明电磁波沿,z,轴是传输的，这种状态下的波被称为,传输波,。,射频传输线(吉大通信),当频率较低，,k,较小而使,k, 光速,射频传输线(吉大通信),2.2.3 矩形波导中TE10模式的场结构图,射频传输线(吉大通信),图2.6 TE10模的电场分布,射频传输线(吉大通信),图2.7 TE10模的磁场分布,射频传输线(吉大通信),图2.8 TE10模的电磁场分布,射频传输线(吉大通信),（a）TE20模的电磁场分布 （b） TE01模的电磁场分布,图2.9 TE20模和TE01模的电磁场分布,射频传输线(吉大通信),（a）TE11模的电磁场分布 （b）TM11模的电磁场分布,图2.10 TE11模和TM11模的电磁场分布,射频传输线(吉大通信),图2.11 矩形波导TE10模的管壁电流分布图,2.2.4 矩形波导的管壁电流,射频传输线(吉大通信),（a）测量缝 （b）辐射缝,图2.12 矩形波导TE10模开缝位置图,射频传输线(吉大通信),2.2.5 矩形波导尺寸的设计考虑,保证矩形波导单模传输的条件为,（2.69）,射频传输线(吉大通信),图2.13 脊波导,射频传输线(吉大通信),2.3 圆波导,图2.14 圆波导,射频传输线(吉大通信),2.3.1 圆波导中的波型及场分量,1. TM模,（2.78）,射频传输线(吉大通信),、,图2.15 和,的变化曲线,射频传输线(吉大通信),圆波导TM波型的截止波长,射频传输线(吉大通信),波型,值,值,波型,值,值,TM,01,TM,11,TM,21,TM,02,2.405,3.832,5.135,5.520,2.62R,1.64R,1.22R,1.14R,TM,12,TM,22,TM,03,TM,13,7.016,8.417,8.650,10.173,0.90R,0.75R,0.72R,0.62R,表2.1 TM波型的截止波长,射频传输线(吉大通信),2. TE模,射频传输线(吉大通信),圆波导TE波型的截止波长,射频传输线(吉大通信),波型,值,值,波型,值,值,TE,11,TE,21,TE,01,TE,31,1.841,3.054,3.832,4.201,3.41R,2.06R,1.64R,1.50R,TE,12,TE,22,TE,02,TE,13,5.332,6.705,7.016,8.536,1.18R,0.94R,0.90R,0.74R,表2.2 TE波型的截止波长,射频传输线(吉大通信),图2.16 圆波导中波型的截止波长分布图,3. 圆波导中的波型及截止波长,射频传输线(吉大通信),图2.17 圆波导TE,11,模的场结构图,2.3.2 圆波导中的三个主要波型及其应用,1. TE,11,模,射频传输线(吉大通信),图2.18 矩形波导TE,10,模与圆波导,TE,11,模的波型转换器。,射频传输线(吉大通信),2. TM,01,模,射频传输线(吉大通信),图2.20 圆波导TM,01,模的场结构,射频传输线(吉大通信),3. TE,01,模,射频传输线(吉大通信),图2.21 圆波导TE,01,模的场结构,射频传输线(吉大通信),2.4 同轴线及其高次模,2.4.1 同轴线的主模TEM模,射频传输线(吉大通信),图2.22同轴线,射频传输线(吉大通信),图2.23 同轴线中TEM模的电磁场分布,射频传输线(吉大通信),.获得最小的导体损耗衰减,.获得最大的功率容量,1、工作波长与同轴线尺寸的关系为,2.4.3 同轴线的尺寸选择,射频传输线(吉大通信),2.5 带状线,图2.24 带状线的结构及主模场结构,射频传输线(吉大通信),2.5.1 特性阻抗,1.宽导体带情况 W/(b-t)0.35,（2.97）,射频传输线(吉大通信),图2.25 带状线的分布电容,射频传输线(吉大通信),（2.98）,射频传输线(吉大通信),2.窄导体带情况W/(b-t)1时，式（2.106）右侧不等于0，因此等式左侧的纵向磁场分量也不等于0。,射频传输线(吉大通信),（2.107）,即当r1时，由式（2.107）右侧不等于0可得等式左侧的纵向电场分量也不等于0。,射频传输线(吉大通信),2. 微带线的高次模及微带尺寸选择,（2.108）,（2.109）,射频传输线(吉大通信),2.6.2 微带线的传输特性,图2.29 分析微带线特性的示意图,射频传输线(吉大通信),（2.111）,射频传输线(吉大通信),（2.112）,射频传输线(吉大通信),（2.114）,射频传输线(吉大通信),式中,射频传输线(吉大通信),2.6.3 微带线的损耗与衰减,（2.115）,式中,为导体损耗，为介质损耗。,射频传输线(吉大通信),（2.113）,射频传输线(吉大通信),2.7 介质波导和其他微波传输线,2.7.1 介质波导（表面波传输线）,介质波导的结构形式很多，有圆柱形、矩形等，本节仅以圆柱形介质波导为例，讨论介质波导中的传输波型及传输特性。其他结构形式的介质波导，这里仅列举几例，绘出在图2. 37中。,射频传输线(吉大通信),射频传输线(吉大通信),圆柱形介质波导中的场方程,特征方程及其解,介质波导中模的特征方程为,式中,射频传输线(吉大通信),用计算机解上述方程时，程序框图如图2.39所示。,射频传输线(吉大通信),传输特性,图2.41 常用的圆柱形介质波导模式：TE,01,，TEM,11,，TM,01,模式的场型分布,射频传输线(吉大通信),2.7.2 其他微波传输线,1.悬置式微带线和导致式微带线,射频传输线(吉大通信),槽线,图2.43 槽线结构,共面传输线,图 2.44,射频传输线(吉大通信),鳍线,各种,MIC,传输线的性能比较,射频传输线(吉大通信),射频传输线(吉大通信),