《微波技术总结》PPT课件

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1、回顾与总结本书重点内容包括三个部分：传输线理论微波网络（第五章）微波器件（第六章）传输线理论是微波技术的核心，引入了传输线方程。开尔芬在铺设大西洋海底电缆时，发现了长线效应，电报信号的反射、传输与低频有很大的差别。电压、电流不但是时间的函数，而且是地点的函数，存在反射、损耗增大；也就是当线长与波长可以比拟时，传输线为长线。长线理论还是一种电路理论、建立方程是利用基尔霍夫定律，存在行波、驻波、行驻波，与低频电路不同。传输线理论从简到繁的分析过程传输线理论：最简单的传输系统、它把截面、不均匀性都忽略了，只讨论传输方向的情

2、况。导波系统，我们只考虑具体的截面；如矩形波导、圆形波导、同轴线、微带线、带线。不仅考虑一维传播方向的变化，还要考虑横截面的变化对于微波器件，不仅要考虑横截面的变化，三维的不连续性变化传输线理论（1）导波思想低频—封闭的导线微波低端—开放空间高端—封闭空间图5-1导波系统导波系统分析问题的方法低频传输线的能量主要封闭在导线内部。随着频率的提高，能量开放在导线之间的空间(Space)。这是由封闭→开放的第一过程。随着频率的进一步提高，开放空间受干扰，影响太大。又开始用枝节再一次封闭起来，使能量在内部传输。这是由开放→封

3、闭的第二过程。但是这一次所封闭的不是导线内部，而是空间内部。这种做法使微波能量既在空间传输，又是封闭的。那是否有可能再开放？光纤、介质波导。这个开放比原来又上了一个层次，整个导波系统就是在封闭、开放循环中向上发展。导波系统TE10波主要特性M代表沿宽边出现最大值（驻波的个数。TE10,1是M，代表x方向变化的个数，0是N，代表y方向变化的个数（2）矩形波导导波系统TE10波主要特性场结构图5-21、为什么电场两边不能密？2、能量是如何传输的θθ（1）曲折性传输两个导体板无穷大，距离为a。直接传输无法满足边界条件，只能

4、曲折性传输。矩形波导只能传输两种波TE、TM波TE波H波横电波Ez=0；Hz≠0TM波E波横磁波Hz=0；Ez≠0x导波系统（2）相速大于光速Vp＞CC=dr/dt相速度：看过去等相位面在波导中走的是dz，实际走了drVp=dz/dt（可视相速）dr=dz·sinθ能速Ve=C·sinθVp·Ve=C2（相速再大，能量是守恒的）θdrdzθ导波系统（3）截止的概念曲折性传播解释最有力θ越大传播越好，当θ=0时，就不能传播了因此，曲折传播有个极限，θ=0，sinθ=0θdrdzθλc=2a，原地踏步导波系统（3）截止的

5、概念电磁波借助于波导的全反射在波导中进行传输（a）模式不同或者频率不同的电磁波具有不同的θ角，因而具有不同的相速度和群速度（b）当θ=0时，电磁波处于截止状态，电磁波在波导壁之间来回震荡（c）电磁波频率越高，θ角越大导波系统(4)高次模对于矩形波导用作传输线时，TE10波是主模，传输模。其它模式都是高次模。在均匀波导中不出现任何高次模，但是一旦波导中有不均匀性，则在不均匀性周围就有高次模存在。高次波相当流体中的涡旋。什么是涡旋？导波系统十九世纪，人们在考虑飞机的速度提高不上去？涡旋也称旋涡。是指一种半径很小的圆柱在静

6、止流体中旋转引起周围流体作圆周运动的流动现象。旋涡是飞行器绕流中的重要流动现象，对飞行器的空气动力特性有重要影响。一般来说，流水形成的涡旋被称做漩涡，大气形成的涡旋则有可能形成热带气旋或者龙卷风。导波系统涡旋的产生伴随着机械能的耗损，从而相对物体(飞机、船舶、水轮机、汽轮机）产生流体阻力或降低其机械效率。但是，另一方面，正是依靠涡旋，才使机翼获得举力。在水利工程例如泄水口中，为了保护坝基不被急泻而下的水流冲坏，采用消能设备，人为地制造涡旋以消耗水流的动能。这些就是研究涡旋的实际背景。实际上，我们要消除涡旋，另外产生涡

7、旋，把形成的涡旋消除掉。导波系统60、70年代人类研究青蛙，90年代研究鲨鱼产生涡旋，降低水和空气的阻力导波系统昆虫靠漩涡在水上行走实验表明，能在水面上行走的昆虫是利用其多毛的长足，在水中制造出螺旋状的漩涡，借助漩涡的推动力，以每秒60英寸以上的速度向前行走。昆虫在水面上行走的动力，主要来自于水表下形成的漩涡。每秒钟走自己身长的150-200倍。导波系统图5-3流体中的涡旋a.谐振窗高次模有利于传输b.喇叭高次模造成反射导波系统图5-4不均性中高次模对于主模相当于jB。涡旋，对于微波来说，就是高次模。从阻抗的概念上来

8、说，如果电磁波非常通畅，阻抗匹配。所谓高次模，不是损耗，而是反射；对于主模所有的电抗都是高次模。电抗就是高次模，如果只有jB，一定会产生反射。如何消除反射？导波系统导波系统长线理论是一种电路理论，基本参量是电压和电流，并建立在TEM传输线的基础上的,因此电压和电流有明确的物理意义,而且电压和电流只与纵向坐标z有关,与横截面无关。而实际的非TEM