射频传输线（吉大通信）课件.ppt

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1、第2章射频传输线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图2.1金属波导传输线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）图2.2任意截面形状的金属波导（2.6）（2.7）导波系统的H和E可用横向t和纵向z表示：复数形式的波动方程为（2.15）（2.16）（2.17）（2.18）为拉普拉斯算子为波数。（2.22）（2.23

2、）（2.24）（2.25）为截止波数。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Hz≠0的传输模称为横电模或磁模，记为TE模或H模；Ez≠0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)Ez≠0且Hz≠0的传输模称为混合模，分为EH模和HE模。截止现象和截止波长当频率足够高，而使k>kc时，γ=jβ为虚数（取“＋”号），且Β为相移常数，它定义为单位长度上电磁波的

3、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。当频率较低，k较小而使k

4、输和截止的分界线，这种状态叫做临界状态。截止频率，截止波长：临界状态下的工作频率和工作波长，分别叫做截止频率和截止波长，以fc和λc表示。要在波导中传输某种波，其工作波长必须小于它的截止波长；反之，如果要抑制某种波，就要破坏它的传输条件，使工作波长大于它的截止波长。相移常数可以用λc来表示总结：截止波长（2.27）截止频率对于TEM波，对于TE，TM波，为虚数可能为实数、虚数传输状态：截止状态临界状态导波系统传输TE，TM波的传输条件：导波系统传输TE，TM波的截止条件：对于TEM波，，任何频率下都是传输状

5、态。导波系统传输TE和TM波的传输条件3.波的速度相速度定义为波型的等相位面沿波导纵向移动的速度。公式为（2.28）群速度是指由许多频率组成的波群（包络）的速度，或者说是波包的速度。定义为（2.29）色散：相速度、群速度是频率（波长）的函数。4.波导波长（2.31）色散现象：TE和TM波的相速、群速都随频率而变化，这种现象称为“色散”。因此TE和TM波统称为色散波，而TEM为无色散波。5.波阻抗波导中的波型阻抗简称为波阻抗。定义为该波型的横向电场与横向磁场的比值。（2.32）（2.33）6.功率流（2.34

6、）在波导中，原则上可存在两种类型的波，第一类是TEM波，第二类是TE、TM波。前者只能存在于双导线系统中，后者既可以存在于波导，也可存在于双导线波导系统。这两种波的主要区别是：(1)TEM波1)没有场的纵向分量，其电磁场的横向分布与同一传输线中的静态场相同；2)无色散现象；3)无截止现象，可以传输f=0~∞的电磁波。(2)TE、TM波1)存在场的纵向分量；2)有色散现象；3)有截止现象，因而电磁波有一定的传输条件。表2.1列出了这两类波型的特性和参数2.2矩形波导图2.3矩形波导截面为矩形的波导简称为矩形波

7、导，是应用最广泛的一种波导。其结构如图2.3所示，宽边尺寸为a，窄边尺寸为b，管壁材料一般用紫铜。2.2.1矩形波导中的波型及场分量1.TM模(2.44)截止波数：2.TE模(2.45)截止波数：2.2.2矩形波导中波的纵向传输特性1.截止波长和截止频率波型传输的条件：或(2.54)2.552.相速度和相波长3.群速度例2.1　用BJ100型矩形波导传输电磁波，已知BJ100型的尺寸为a=2.286cm,b=1.016cm,试问：当工作波长分别为1.5cm、4cm、5cm时，波导中能传输哪些模式?图2.5B

8、J-100型波导的截止波长分布图矩形波导中的主模式---TE10模例2.2　用BJ32型波导作馈线，试问：（1）当工作波长为6cm时，波导中能传输哪些模式?（2）为保证单模传输，工作波长范围应为多少?（3）当波导中传输工作波长为10cm的TE10模时，λp、vp及vg为多少？解（1）BJ-32型波导　　　　　　，，由公式即工作波长为6cm时，波导中能传输TE10模、TE20模、TE01模、TE11模和TM11模。