射频电路理论与技术奇偶模讲稿.ppt
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1、关于射频电路理论与技术奇偶模第一页,讲稿共六十九页哦 耦耦合合传传输输线线的的耦耦合合(Coupling)Coupling)表表现现在在矩矩阵阵有有非非对对角角项项。“奇奇偶偶模模方方法法”的的核核心心是是解解偶偶,它它来来自自“对对称称和和反反对对称称”思想。思想。例例如如,任任意意矩矩阵阵(matrix)matrix)可可以以分分解解成成对对称称与与反反对对称称矩矩阵之和阵之和 完全类似完全类似 奇偶模分析方法 第二页,讲稿共六十九页哦我们定义我们定义分别为偶模激励和奇模激励。分别为偶模激励和奇模激励。偶模偶模(even mode)even mode)激励激励是一种对称激励;是一种对称激励
2、;奇模奇模(odd mode)odd mode)激励激励是一种反对称激励。是一种反对称激励。奇偶模分析方法 第三页,讲稿共六十九页哦其中关系是其中关系是不不管管是是哪哪种种激激励励,它它们们都都是是建建立立在在“线线性性迭迭加加原原理理”基基础础上的。上的。奇偶模分析方法 第四页,讲稿共六十九页哦写出变换矩阵写出变换矩阵也就是也就是奇偶模分析方法 第五页,讲稿共六十九页哦这样就可以得到这样就可以得到特别对于特别对于对称耦合传输线对称耦合传输线Y Y1111Y Y2222,有有奇偶模分析方法 第六页,讲稿共六十九页哦其中其中 分分别别是是偶偶模模导导纳纳和和奇奇模模导导纳纳,这这种种做做法法把把
3、互互耦耦问问题题化化成成两两个个独独立立问问题题-从从数数学学上上而而言言,也也即即矩矩阵阵对对角角化的方法,从几何上而言,则对应坐标旋转的方法。化的方法,从几何上而言,则对应坐标旋转的方法。奇偶模分析方法 第七页,讲稿共六十九页哦在技术方面习惯常用阻抗在技术方面习惯常用阻抗 分分别别是是偶偶模模阻阻抗抗和和奇奇模模阻阻抗抗,应应该该明明确确偶偶模模和和奇奇模模是是一一种种(外外部部)激激励励(exciting)exciting)。这这里里让让我我们们进进一一步步考考察这两种察这两种特征激励特征激励的物理意义。的物理意义。偶模激励是磁壁偶模激励是磁壁偶对称轴。偶对称轴。奇模激励是电壁奇模激励是
4、电壁奇对称轴。奇对称轴。奇偶模分析方法 第八页,讲稿共六十九页哦 相应的电力线分布见图所示。相应的电力线分布见图所示。从图明显看出:从图明显看出:耦耦合合传传输输线线中中偶偶模模阻阻抗抗大大于于奇奇模模阻阻抗抗,这这是是重重要要的的物物理理概念。概念。奇偶模分析方法 第九页,讲稿共六十九页哦1.奇偶模的网络基础奇偶模的网络基础磁壁磁壁(偶对称轴偶对称轴)电壁电壁(奇对称轴奇对称轴)Ce=Cp+Cf+CfCo=Cp+Cf+Cg奇偶模方法的深入基础(a)evenmode(b)oddmode奇偶模激励的物理意义奇偶模激励的物理意义第十页,讲稿共六十九页哦从网络理论,奇偶模是一种从网络理论,奇偶模是一
5、种广义变换广义变换。很明显可看出:很明显可看出:这是这是几何对称几何对称传输线的一种模式。传输线的一种模式。奇偶模方法的深入基础 第十一页,讲稿共六十九页哦2.奇偶模的本征值理论奇偶模的本征值理论为为了了把把奇奇偶偶模模方方法法推推广广到到不不对对称称传传输输线线情情况况,我我们们要要研究本征值理论。研究本征值理论。定义定义称称为为本本征征方方程程。其其中中为为本本征征值值,对对应应的的V称称为为本本征激励。对应双线情况,有征激励。对应双线情况,有奇偶模方法的深入基础 第十二页,讲稿共六十九页哦(a)原问题原问题奇偶模方法的深入基础 第十三页,讲稿共六十九页哦(b)网络变换网络变换奇偶模的网络
6、变换思想奇偶模的网络变换思想Case1.对称传输线情况对称传输线情况Y11=Y22奇偶模方法的深入基础 第十四页,讲稿共六十九页哦具体即可看出具体即可看出在在 1的条件下,本征方程具体为的条件下,本征方程具体为奇偶模方法的深入基础 第十五页,讲稿共六十九页哦也可写出也可写出得到得到在在 2的条件下,本征方程具体为的条件下,本征方程具体为奇偶模方法的深入基础 第十六页,讲稿共六十九页哦也可写出也可写出得到得到奇偶模方法的深入基础 第十七页,讲稿共六十九页哦在在条件下,本征方程具体为条件下,本征方程具体为Case2不对称传输线情况不对称传输线情况奇偶模方法的深入基础 第十八页,讲稿共六十九页哦设设
7、其中其中Note:在推导中务必注意到在实际上在推导中务必注意到在实际上0。在在条件下,本征方程具体为条件下,本征方程具体为奇偶模方法的深入基础 第十九页,讲稿共六十九页哦设设请注意请注意因此可写出因此可写出奇偶模方法的深入基础 第二十页,讲稿共六十九页哦奇偶模方法的深入基础 第二十一页,讲稿共六十九页哦很很明明显显,在在不不对对称称传传输输线线的的情情况况下下,有有三三个个独独立立参参量:和这一点与对称情况完全不同。量:和这一点与对称情况完全不同。不对称的奇偶模分解不对称的奇偶模分解奇偶模方法的深入基础 第二十二页,讲稿共六十九页哦1 1耦合带线分析耦合带线分析 这里所介绍的是这里所介绍的是S
8、.B.Cohn(1955)S.B.Cohn(1955)的工作。的工作。分析问题分析问题耦合带线设计 已知已知 求解求解 第二十三页,讲稿共六十九页哦其中其中 同样有同样有 耦合带线设计 第二十四页,讲稿共六十九页哦2.2.耦合带线综合耦合带线综合 综合问题综合问题耦合带线设计 求解求解 已知已知 第二十五页,讲稿共六十九页哦耦合带线设计 第二十六页,讲稿共六十九页哦耦 合 微 带Coupled Microstrip 耦合微带的基本概念 我我们们在在平平常常经经常常所所遇遇到到的的是是对对称称耦耦合合微微带带,其其结结构构如图所示。如图所示。对称耦合微带对称耦合微带 采采用用的的方方法法自自还还
9、是是奇奇耦耦模模理理论论,只只是是在在讨讨论论中中要要强强调调微带的微带的不均匀性不均匀性所造成的会与带线情况有所不同。所造成的会与带线情况有所不同。第二十七页,讲稿共六十九页哦耦合微带分析(a)even mode (b)odd modea)even mode (b)odd mode耦合微带耦合微带 仍然是用磁壁和电壁两种情况加以分析。仍然是用磁壁和电壁两种情况加以分析。磁壁磁壁-偶对称偶对称 电壁电壁-奇对称奇对称第二十八页,讲稿共六十九页哦于是可写出于是可写出1.1.在上面分析中,在上面分析中,表示平板电容是表示平板电容是 2.2.作为近似,作为近似,可以看作可以看作单线微带单线微带的边缘
10、电容的边缘电容 C C是单线微带的总电容。是单线微带的总电容。耦合微带分析 第二十九页,讲稿共六十九页哦单线微带单线微带于是容易得到于是容易得到 耦合微带分析 第三十页,讲稿共六十九页哦3.3.的求解要依靠经验公式,当然有必要采用数值计算。的求解要依靠经验公式,当然有必要采用数值计算。只需注意到只需注意到 是属于单线微带的。且是属于单线微带的。且耦合微带分析 第三十一页,讲稿共六十九页哦4.4.是空气一侧的奇模边缘电容。是空气一侧的奇模边缘电容。其中其中5.5.是介质片一侧的奇模电容是介质片一侧的奇模电容 耦合微带分析 第三十二页,讲稿共六十九页哦6.6.微带分析微带分析已知已知 求解求解为方
11、便起见,采用为方便起见,采用 ,耦合微带分析 第三十三页,讲稿共六十九页哦 (表示填充介质情况表示填充介质情况)和和 (表示填充空气情况表示填充空气情况)其中,其中,G G 表示与电容有关的几何因子。这里,特别表示与电容有关的几何因子。这里,特别需要说明的是需要说明的是 和和 即偶模即偶模 等等效效介介电电常常数数和和奇奇模模等等效效介介电电常常数数不不仅仅与与介介质质填填充充有有关关,而且还与模式有关。很明显可知而且还与模式有关。很明显可知 耦合微带分析 第三十四页,讲稿共六十九页哦 根据偶模阻抗和奇模阻抗定义根据偶模阻抗和奇模阻抗定义最后得到最后得到耦合微带分析 第三十五页,讲稿共六十九页
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