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1、第第2章射频传输线章射频传输线现在学习的是第1页，共85页 图图2.1 2.1 金属波导传输线金属波导传输线现在学习的是第2页，共85页2.1 金属波导传输线的一般分析2.1.1 2.1.1 导波方程及其求解导波方程及其求解 复数形式的麦克斯韦方程组：（2.1）（2.2）（2.3）（2.4）现在学习的是第3页，共85页 图图2.2 2.2 任意截面形状的金属波导任意截面形状的金属波导 现在学习的是第4页，共85页（2.6）（2.7）导波系统的H和E可用横向t和纵向z表示：现在学习的是第5页，共85页（2.15）（2.16）（2.17）（2.18）为拉普拉斯算子，为波数。现在学习的是第6页，共8
2、5页（2.22）（2.23）（2.24）（2.25）为截止波数。现在学习的是第7页，共85页 2.1.2 2.1.2 波沿波导传输的一般特性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。现在学习的是第8页，共85页 2.传播常数和截止波长 截止波长 （2.27）截止频率对于TEM波，对于TE，TM波，为虚数可
3、能为实数、虚数现在学习的是第9页，共85页传输状态：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态。导波系统传输TE和TM波的传输条件现在学习的是第10页，共85页 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。现在学习的是第11页，共85页 4.波导波长（2.31）现在学习的是第12页，共85页 5.波阻抗 （2.32）（2.33）现在学习的是第13页，共
4、85页 6.功率流 （2.34）现在学习的是第14页，共85页2.2 矩形波导 图图2.3 2.3 矩形波导矩形波导现在学习的是第15页，共85页 2.2.1 2.2.1 矩形波导中的波型及场分量矩形波导中的波型及场分量1.TM模(2.44)截止波数：现在学习的是第16页，共85页 2.TE2.TE模模(2.45)现在学习的是第17页，共85页 2.2.2 2.2.2 矩形波导中波的纵向传输特性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：波型传输的条件：或(2.54)2.55现在学习的是第18页，共85页2.相速度和相波长3.群速度现在学习的是第19页，共85页 例2.1
5、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?现在学习的是第20页，共85页 图图2.5 BJ-1002.5 BJ-100型波导的截止波长分布图型波导的截止波长分布图矩形波导中的主模式矩形波导中的主模式-TE10模模现在学习的是第21页，共85页 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，p、vp及vg为多少？现在学习的是第22页
6、，共85页解（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。现在学习的是第23页，共85页（2）为保证单模传输，工作波长范围应为现在学习的是第24页，共85页（3）当波导中传输工作波长为10cm的TE10模时，光速现在学习的是第25页，共85页 2.2.3 2.2.3 矩形波导中矩形波导中TE10TE10模式的场结构图模式的场结构图现在学习的是第26页，共85页 图图2.6 TE102.6 TE10模的电场分布模的电场分布现在学习的是第27页，共85页 图图2.7 TE102.7 TE10模的磁场分布模的磁场分布现在
7、学习的是第28页，共85页 图图2.8 TE102.8 TE10模的电磁场分布模的电磁场分布现在学习的是第29页，共85页（a a）TE20TE20模的电磁场分布模的电磁场分布 （b b）TE01TE01模的电磁场分布模的电磁场分布图图2.9 TE202.9 TE20模和模和TE01TE01模的电磁场分布模的电磁场分布现在学习的是第30页，共85页（a a）TE11TE11模的电磁场分布模的电磁场分布 （b b）TM11TM11模的电磁场分布模的电磁场分布图图2.10 TE112.10 TE11模和模和TM11TM11模的电磁场分布模的电磁场分布现在学习的是第31页，共85页 图图2.11 2
8、.11 矩形波导矩形波导TE10TE10模的管壁电流分布图模的管壁电流分布图2.2.4 2.2.4 矩形波导的管壁电流矩形波导的管壁电流现在学习的是第32页，共85页（a a）测量缝）测量缝 （b b）辐射缝）辐射缝图图2.12 2.12 矩形波导矩形波导TE10TE10模开缝位置图模开缝位置图现在学习的是第33页，共85页 2.2.5 2.2.5 矩形波导尺寸的设计考虑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）现在学习的是第34页，共85页 图图2.13 2.13 脊波导脊波导现在学习的是第35页，共85页2.3 圆波导圆波导图图2.14 2.14 圆波导圆波导现在学
9、习的是第36页，共85页 2.3.1 圆波导中的波型及场分量1.TM模（2.78）现在学习的是第37页，共85页、图图2.15 2.15 和和 的的变变化曲化曲线线现在学习的是第38页，共85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表表2.1 TM2.1 TM波型的截止波长波型的截止波长现在学习的是第39页，共85页 2.TE模现在学习的是第40页，共85页 现在学习的是第41页，共85页波
10、型值值波型值值TE11TE21TE01TE311.8413.0543.8324.2013.41R2.06R1.64R1.50RTE12TE22TE02TE135.3326.7057.0168.5361.18R0.94R0.90R0.74R表表2.2 TE2.2 TE波型的截止波长波型的截止波长现在学习的是第42页，共85页 图图2.16 2.16 圆波导中波型的截止波长分布图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现在学习的是第43页，共85页 图图2.17 2.17 圆波导圆波导TETE1111模的场结构图模的场结构图2.3.2 2.3.2 圆波导中的三个主要波型及其应用圆波
11、导中的三个主要波型及其应用 1.TE11模现在学习的是第44页，共85页 图图2.18 2.18 矩形波导矩形波导TETE1010模与圆波导模与圆波导TETE1111模的波型转换器。模的波型转换器。现在学习的是第45页，共85页 2.TM01模现在学习的是第46页，共85页 图图2.20 2.20 圆波导圆波导TMTM0101模的场结构模的场结构现在学习的是第47页，共85页 3.TE01模现在学习的是第48页，共85页 图图2.21 2.21 圆波导圆波导TETE0101模的场结构模的场结构现在学习的是第49页，共85页2.4 同轴线及其高次模同轴线及其高次模2.4.1 同轴线的主模TEM模
12、现在学习的是第50页，共85页 图图2.222.22同轴线同轴线 现在学习的是第51页，共85页 图图2.23 2.23 同轴线中同轴线中TEMTEM模的电磁场分布模的电磁场分布现在学习的是第52页，共85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 同轴线的尺寸选择现在学习的是第53页，共85页2.5 带状线带状线 图图2.24 2.24 带状线的结构及主模场结构带状线的结构及主模场结构现在学习的是第54页，共85页 2.5.1 特性阻抗 1.宽导体带情况 W/(b-t)0.35（2.97）现在学习的是第55页，共85页 图图2.25 2.25
13、带状线的分布电容带状线的分布电容 现在学习的是第56页，共85页 （2.98）现在学习的是第57页，共85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。现在学习的是第67页，共85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。现在学习的是第68页，共85页 2.微带线的高次模及微带尺寸选择（2.108）（2.109）现在学习的是第69页，共85页 2.6.2 微带线的传输特性图图2.29 2.29 分析微带线特性的示意图分析微带线特性的示意图现在学习的是第70页，共85页（2.111
14、）现在学习的是第71页，共85页（2.112）现在学习的是第72页，共85页（2.114）现在学习的是第73页，共85页 式中现在学习的是第74页，共85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。现在学习的是第75页，共85页（2.113）现在学习的是第76页，共85页2.7 介质波导和其他微波传输线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。现在学习的是第77页，共85页现在学
15、习的是第78页，共85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 式中现在学习的是第79页，共85页用计算机解上述方程时，程序框图如图2.39所示。现在学习的是第80页，共85页3.传输特性图2.41 常用的圆柱形介质波导模式：TE01，TEM11，TM01模式的场型分布现在学习的是第81页，共85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现在学习的是第82页，共85页2.槽线图2.43 槽线结构3.共面传输线图 2.44现在学习的是第83页，共85页4.鳍线5.各种MIC传输线的性能比较现在学习的是第84页，共85页现在学习的是第85页，共85页