射频传输线吉大通信课件.pptx

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第1页/共93页 图2.1 2.1 金属波导传输线第2页/共93页2.1 金属波导传输线的一般分析2.1.1 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）第3页/共93页 图2.2 2.2 任意截面形状的金属波导 第4页/共93页 （2.6）（2.7）导波系统的H和E可用横向t和纵向z表示：第5页/共93页 复数形式的波动方程为第6页/共93页（2.15）（2.16）（2.17）（2.18）为拉普拉斯算子为波数。第7页/共93页（2.22）（2.23）（2.24）（2.25）为截止波数。第8页/共93页 2.1.2 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)Ez=0且Hz=0的传输模称为横电磁模，也称为横电磁波，记作TEM波。(2)Ez=0而Hz0的传输模称为横电模或磁模，记为TE模或H模；Ez0而Hz=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)Ez0且Hz0的传输模称为混合模，分为EH模和HE模。第9页/共93页1.截止现象和截止波长当频率足够高，而使 k kc 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。第10页/共93页当频率较低，k较小而使 k 光速第31页/共93页 2.2.3 2.2.3 矩形波导中TE10TE10模式的场结构图第32页/共93页 图2.6 TE102.6 TE10模的电场分布第33页/共93页 图2.7 TE102.7 TE10模的磁场分布第34页/共93页 图2.8 TE102.8 TE10模的电磁场分布第35页/共93页（a a）TE20TE20模的电磁场分布 （b b）TE01TE01模的电磁场分布图2.9 TE202.9 TE20模和TE01TE01模的电磁场分布第36页/共93页（a a）TE11TE11模的电磁场分布 （b b）TM11TM11模的电磁场分布图2.10 TE112.10 TE11模和TM11TM11模的电磁场分布第37页/共93页 图2.11 2.11 矩形波导TE10TE10模的管壁电流分布图2.2.4 2.2.4 矩形波导的管壁电流第38页/共93页（a a）测量缝 （b b）辐射缝图2.12 2.12 矩形波导TE10TE10模开缝位置图第39页/共93页 2.2.5 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）第40页/共93页 图2.13 2.13 脊波导第41页/共93页2.3 圆波导图2.14 2.14 圆波导第42页/共93页 2.3.1 圆波导中的波型及场分量1.TM模（2.78）第43页/共93页、图2.15 2.15 和 的变化曲线第44页/共93页圆波导TM波型的截止波长第45页/共93页 波型值值波型值值TM01TM11TM21TM022.4053.8325.1355.5202.62R1.64R1.22R1.14RTM12TM22TM03TM137.0168.4178.65010.1730.90R0.75R0.72R0.62R表2.1 TM2.1 TM波型的截止波长第46页/共93页 2.TE模第47页/共93页 圆波导TE波型的截止波长第48页/共93页波型值值波型值值TE11TE21TE01TE311.8413.0543.8324.2013.41R2.06R1.64R1.50RTE12TE22TE02TE135.3326.7057.0168.5361.18R0.94R0.90R0.74R表2.2 TE2.2 TE波型的截止波长第49页/共93页 图2.16 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第50页/共93页 图2.17 2.17 圆波导TETE1111模的场结构图2.3.2 2.3.2 圆波导中的三个主要波型及其应用 1.TE11模第51页/共93页 图2.18 2.18 矩形波导TETE1010模与圆波导TETE1111模的波型转换器。第52页/共93页 2.TM01模第53页/共93页 图2.20 2.20 圆波导TMTM0101模的场结构第54页/共93页 3.TE01模第55页/共93页 图2.21 2.21 圆波导TETE0101模的场结构第56页/共93页2.4 同轴线及其高次模2.4.1 同轴线的主模TEM模第57页/共93页 图2.222.22同轴线 第58页/共93页 图2.23 2.23 同轴线中TEMTEM模的电磁场分布第59页/共93页.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 同轴线的尺寸选择第60页/共93页2.5 带状线 图2.24 2.24 带状线的结构及主模场结构第61页/共93页 2.5.1 特性阻抗 1.宽导体带情况 W/(b-t)0.35（2.97）第62页/共93页 图2.25 2.25 带状线的分布电容 第63页/共93页 （2.98）第64页/共93页 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。第74页/共93页（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。第75页/共93页 2.微带线的高次模及微带尺寸选择（2.108）（2.109）第76页/共93页 2.6.2 微带线的传输特性图2.29 2.29 分析微带线特性的示意图第77页/共93页（2.111）第78页/共93页（2.112）第79页/共93页（2.114）第80页/共93页 式中第81页/共93页 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。第82页/共93页（2.113）第83页/共93页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。第84页/共93页第85页/共93页1.圆柱形介质波导中的场方程2.特征方程及其解介质波导中模的特征方程为 式中第86页/共93页用计算机解上述方程时，程序框图如图2.39所示。第87页/共93页3.传输特性图2.41 常用的圆柱形介质波导模式：TE01，TEM11，TM01模式的场型分布第88页/共93页2.7.2 其他微波传输线1.悬置式微带线和导致式微带线第89页/共93页2.槽线图2.43 槽线结构3.共面传输线图 2.44第90页/共93页4.鳍线5.各种MIC传输线的性能比较第91页/共93页第92页/共93页感谢您的观看。第93页/共93页