第5章电磁场与微波技术+课件PPT(黄玉兰).ppt 92页

'第5章微波传输线 金属波导传输线的一般分析5.1矩形波导5.2圆波导5.3 带状线5.5微带线5.6同轴线及其高次模5.4 图5.1金属波导传输线 5.1金属波导传输线的一般分析5.1.1导波方程及其求解（5.1）（5.2）（5.3）（5.4） 图5.2任意截面形状的金属波导 （5.6）（5.7） （5.15）（5.16）（5.17）（5.18） （5.22）（5.23） （5.24）（5.25） 5.1.2波沿波导传输的一般特性1.波导中传输模的种类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。 2.截止波长（5.27） 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（5.28） 群速度是指由许多频率组成的波群的速度，或者说是波包的速度。定义为（5.29） 4.波导波长（5.31） 5.波阻抗（5.32）（5.33） 6.功率流（5.34） 5.2矩形波导图5.3矩形波导 图5.4矩形波导的形成 5.2.1矩形波导中的波型及场分量1.TM模(5.44) 2.TE模 5.2.2矩形波导中波的纵向传输特性1.截止波长或(5.52) (5.54)(5.55) 图5.5BJ-100型波导的截止波长分布图 2.相速度和相波长 3.群速度 例5.1用BJ32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）在传输TE10模时，测得相邻两波节点的距离为10.9cm，工作波长λ和波导波长λp为多少？（4）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　　　　　　，，由公式既工作波长为6cm时，波导中能传输TE10模、TE20模、TE01模、TE11模和TM11模。 （2）为保证单模传输，工作波长范围应为工作波长为cm （4）当波导中传输工作波长为10cm的TE10模时，>光速 5.2.3矩形波导中模式的场结构图 图5.6TE10模的电场分布 图5.7TE10模的磁场分布 图5.8TE10模的电磁场分布 （a）TE20模的电磁场分布）TE01模的电磁场分布图5.9TE20模和TE01模的电磁场分布 （a）TE11模的电磁场分布（b）TM11模的电磁场分布图5.10TE11模和TM11模的电磁场分布 5.2.4矩形波导的管壁电流 图5.11矩形波导TE10模的管壁电流分布图 （a）测量缝（b）辐射缝图5.12矩形波导TE10模开缝位置图 5.2.5矩形波导尺寸的设计考保证矩形波导单模传输的条件为（5.69） 图5.13脊波导 5.3圆波导图5.14圆波导 5.3.1圆波导中的波型及场分量1.TM模（5.78） 、图5.15和的变化曲线 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5.1TM波型的截止波长 2.TE模 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5.2TE波型的截止波长 3.圆波导中的波型及截止波长 图5.16圆波导中波型的截止波长分布图 5.3.2圆波导中的三个主要波型及其应用1.TE11模 图5.17圆波导TE11模的场结构图 图5.18矩形波导TE10模与圆波导TE11模的波型转换器。 2.TM01模 图5.20圆波导TM01模的场结构 3.TE01模 图5.21圆波导TE01模的场结构 5.4同轴线及其高次模5.4.1同轴线的主模TEM模 图5.22同轴线 图5.23同轴线中TEM模的电磁场分布 5.4.3同轴线的尺寸选择由式（5.96）可以得到工作波长与同轴线尺寸的关系为 ２.获得最小的导体损耗衰减３.获得最大的功率容量 5.5带状线图5.24带状线的结构及主模场结构 5.5.1特性竹抗1.宽导体带情况W/(b-t)>0.35（5.97） 图5.25带状线的分布电容 （5.98） 2.窄导体带情况W/(b-t)<0.35（5.99） 图5.26矩形和圆形芯线之间的等效 5.5.2带状线的损耗和衰减总的衰减常数为（5.100）（5.101） （5.102） 5.5.3带状线的尺寸选择１.芯线宽度Ｗ（5.103） ２.接地板间距b（5.104） 5.6微带线图5.27微带线及其场结构 5.6.1微带线的模式1.微带线的主模—准TEM模 图5.28微带线介质边界上的场分量 （5.106）即当εr>1时，式（5.106）右侧不等于0，因此等式左侧的纵向磁场分量也不等于0。 （5.107）即当εr>1时，由式（5.107）右侧不等于0可得等式左侧的纵向电场分量也不等于0。 2.微带线的高次模（5.108）（5.109） 5.6.2微带线的传输特性图5.29分析微带线特性的示意图 （5.111） （5.112） （5.114） 式中 5.6.3微带线的损耗与衰（5.115）式中,为导体损耗，　为介质损耗。 （5.113）'