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1、射频传输线吉大通信射频传输线吉大通信2.1 金属波导传输线的一般分析金属波导传输线的一般分析2.2 矩形波导矩形波导2.3 圆波导圆波导2.4 同轴线及其高次模同轴线及其高次模2.5 带状线带状线2.6 微带线微带线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第1页/共93页 图图2.1 2.1 金属波导传输线金属波导传输线第2页/共93页2.1 金属波导传输线的一般分析2.1.1 2.1.1 2.1.1 2.1.1 导波方程及其求解导波方程及其求解导波方程及其求解导波方程及其求解 复数形式麦克斯韦方程组的微分形式：复数形式麦克斯韦方程组的微分形式：（2.1）（无源区）（无源区）（
2、2.2）（2.3）（2.4）第3页/共93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 第4页/共93页 （2.6）（2.7）导波系统的导波系统的H和和E可用横向可用横向t和纵向和纵向z表示：表示：第5页/共93页 复数形式的波动方程为第6页/共93页（2.152.15）（2.162.16）（2.172.17）（2.182.18）为拉普拉斯算子为波数。第7页/共93页（2.222.22）（2.232.23）（2.242.24）（2.252.25）为截止波数截止波数。第8页/共93页 2.1.2 2.1.2 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
3、特性波沿波导传输的一般特性波沿波导传输的一般特性1.1.波导中传输模的种类波导中传输模的种类(1)E(1)Ez z=0=0且且H Hz z=0=0的传输模称为横电磁模，也的传输模称为横电磁模，也称为横电磁波，记作称为横电磁波，记作TEMTEM波。波。(2)E(2)Ez z=0=0而而H Hz z00的传输模称为横电模或磁模，的传输模称为横电模或磁模，记为记为TETE模或模或H H模；模；E Ez z00而而H Hz z=0=0的传输模称的传输模称为横磁模或电模，记为为横磁模或电模，记为TMTM模或模或E E模。空心模。空心金属管波导只能传输这类模。金属管波导只能传输这类模。(3)E(3)Ez
4、z00且且H Hz z00的传输模称为混合模，分为的传输模称为混合模，分为EHEH模和模和HEHE模。模。第9页/共93页1.截止现象和截止波长当频率足够高，而使 k kc 时，=j 为虚数（取“”号），且为相移常数，它定义为单位长度上电磁波的相位变化。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传输波。第10页/共93页当频率较低，k较小而使 k 光速第31页/共93页 2.2.3 2.2.3 2.2.3 2.2.3 矩形波导中矩形波导中矩形波导中矩形波导中TE10TE10TE10TE10模式的场模式的场模式的场模式的场结构图结构图结构图结构图第32页/共93
5、页 图图2.6 TE102.6 TE10模的电场分布模的电场分布第33页/共93页 图图2.7 TE102.7 TE10模的磁场分布模的磁场分布第34页/共93页 图图2.8 TE102.8 TE10模的电磁场分布模的电磁场分布第35页/共93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第36页/共93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 TE112.1
6、0 TE11模和模和TM11TM11模的电磁场分布模的电磁场分布第37页/共93页 图图2.11 2.11 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第38页/共93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第39页/共93页 2.2.5 2.2.5 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）第40页/共93
7、页 图图2.13 2.13 脊波导脊波导第41页/共93页2.3 圆波导圆波导图图2.14 2.14 圆波导圆波导第42页/共93页 2.3.1 2.3.1 圆波导中的波型及场分量圆波导中的波型及场分量1.TM1.TM模模 （2.782.78）第43页/共93页、图图2.15 2.15 和和 的变化曲线的变化曲线第44页/共93页圆波导圆波导TM波型的截止波长波型的截止波长第45页/共93页 波型值值波型值值TM01TM11TM21TM022.4053.8325.1355.5202.62R1.64R1.22R1.14RTM12TM22TM03TM137.0168.4178.65010.1730
8、.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第46页/共93页 2.TE 2.TE模模第47页/共93页 圆波导圆波导TE波型的截止波长波型的截止波长第48页/共93页波型值值波型值值TE11TE21TE01TE311.8413.0543.8324.2013.41R2.06R1.64R1.50RTE12TE22TE02TE135.3326.7057.0168.5361.18R0.94R0.90R0.74R表表2.2 TE2.2 TE波型的截止波长波型的截止波长第49页/共93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
9、截止波长分布图3.圆波导中的波型及截止波长第50页/共93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导中的三个主要波型及其应用 1.TE11模第51页/共93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。第52页/共93页 2.TM 2.TM01 01模模第53页/共93页 图图2.20 2.20 圆波导圆波导TMTM0101模的场结构模的场结构第54页/共93页 3.TE3.TE01 01模模第55页/共93页 图图
10、2.21 2.21 圆波导圆波导TETE0101模的场结构模的场结构第56页/共93页2.4 同轴线及其高次模同轴线及其高次模2.4.1 2.4.1 同轴线的主模同轴线的主模TEMTEM模模第57页/共93页 图图2.222.22同轴线同轴线 第58页/共93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第59页/共93页.获得最小的导体损耗衰减获得最小的导体损耗衰减.获得最大的功率容量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 同轴线的尺寸选择第60页/共93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
11、线的结构及主模场结构第61页/共93页 2.5.1 2.5.1 特性阻抗特性阻抗 1.1.宽导体带情况宽导体带情况 W/(b-t)0.35W/(b-t)0.35（2.97）第62页/共93页 图图2.25 2.25 带状线的分布电容带状线的分布电容 第63页/共93页 （2.98）第64页/共93页 2.2.窄导体带情况窄导体带情况W/(b-t)0.35W/(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。第74页/共93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。第75页/共93页 2.2.微带线的高次模及
12、微带尺寸选择微带线的高次模及微带尺寸选择（2.108）（2.109）第76页/共93页 2.6.2 2.6.2 微带线的传输特性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第77页/共93页（2.111）第78页/共93页（2.112）第79页/共93页（2.114）第80页/共93页 式中第81页/共93页 2.6.3 2.6.3 微带线的损耗与衰减微带线的损耗与衰减（2.115）式中,为导体损耗，为介质损耗。第82页/共93页（2.113）第83页/共93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
13、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。第84页/共93页第85页/共93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 式中第86页/共93页用计算机解上述方程时，程序框图如图2.39所示。第87页/共93页3.传输特性图2.41 常用的圆柱形介质波导模式：TE01，TEM11，TM01模式的场型分布第88页/共93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第89页/共93页2.槽线图2.43 槽线结构3.共面传输线图 2.44第90页/共93页4.鳍线5.各种MIC传输线的性能比较第91页/共93页第92页/共93页