Ch耦合帶狀線ppt課件

1、第26章耦合帶狀線Coupled Stripline 在微波工程設(shè)計(jì)中，由于定向耦合器、濾波器等在微波工程設(shè)計(jì)中，由于定向耦合器、濾波器等元件的實(shí)踐需求，提出了耦合帶狀線，如下圖。元件的實(shí)踐需求，提出了耦合帶狀線，如下圖。 圖圖 26-1 26-1 耦合帶狀線耦合帶狀線 bwsw一、電容矩陣和Y矩陣 部分電容的概念是最直觀描畫耦合構(gòu)造的一種方部分電容的概念是最直觀描畫耦合構(gòu)造的一種方法。法。 我們給出普通耦合傳輸線的力線和部分電容情況，我們給出普通耦合傳輸線的力線和部分電容情況，可以看出有三個電容可以看出有三個電容 和和 都稱部分電容；其中都稱部分電容；其中 是是a a的自電容，的自電容， 是

2、是b b的自電容，的自電容， 是是a,ba,b之間的互之間的互電容。電容。C Cab,CabCaCbCab電容電容C C 部分電容部分電容 C C 特性阻抗特性阻抗Z0 Z0 耦合耦合 ZZe000V1V2V0- -+ +CabCbCaQC VCVVCCVC VQCVVC VC VCCVaabaabababbabbab111212221212 ()()()圖圖 26-2 26-2 部分電容部分電容 一、電容矩陣和Y矩陣 (26-1)(26-1)特性導(dǎo)納特性導(dǎo)納 ，也寫成矩陣式，也寫成矩陣式 寫成矩陣方式，留意上面電容都是單位長度電容寫成矩陣方式，留意上面電容都是單位長度電容QQCCCCCCVV

3、CCCCVVaabababbab12121112122212YZvC001 YYYYYv C11121222 一、電容矩陣和Y矩陣 (26-2)(26-2)其中其中那么，如定義那么，如定義v vQ Q= =I I有有 (26-3) (26-3) 式式(26-3)(26-3)表示在恣意鼓勵表示在恣意鼓勵V1V1，V2V2T T的條件下，的條件下，兩條耦合傳輸線所傳輸?shù)碾娏鲀蓷l耦合傳輸線所傳輸?shù)碾娏鱅1I1，I2I2T T。 YvCv CCYvCv CCYYvCaabbabab111122221221 ()()IIYYYYVV121112122212一、電容矩陣和Y矩陣 耦合傳輸線的耦合耦合傳輸線

4、的耦合(Coupling)(Coupling)表如今矩陣有非表如今矩陣有非對角項(xiàng)。對角項(xiàng)?！捌媾寄７椒ǖ闹行氖墙馀?，它來自奇偶模方法的中心是解偶，它來自“對稱和反對稱思想。對稱和反對稱思想。 例如，恣意矩陣?yán)?，恣意矩?matrix)(matrix)可以分解成對稱與反可以分解成對稱與反對稱矩陣之和對稱矩陣之和 (26-4) (26-4)完全類似完全類似 (26-5) (26-5)二、奇偶模分析方法 AAAAATT1212VVVVVVVVVV121212121212121212()()()()我們定義我們定義VVVVVVce12121212()()分別為偶模鼓勵和奇模鼓勵。分別為偶模鼓勵和奇模

5、鼓勵。 偶模偶模(even mode)(even mode)鼓勵鼓勵是一種對稱鼓勵；是一種對稱鼓勵； 奇模奇模(odd mode)(odd mode)鼓勵鼓勵是一種反對稱鼓勵。是一種反對稱鼓勵。VVVVVV0012121212()()二、奇偶模分析方法 (26-6)(26-6)(26-7)(26-7)VVVVVIIIIIIeeee1201200V0其中關(guān)系是其中關(guān)系是不論是哪種鼓勵，它們都是建立在不論是哪種鼓勵，它們都是建立在“線性迭加原理線性迭加原理根底上的。根底上的。VVVIIIVVVIIIee121212121212012012()()()()二、奇偶模分析方法 (26-8)(26-8)

6、寫出變換矩陣寫出變換矩陣VVVVe012121111也就是也就是VVVVIIIIce1200121111121111二、奇偶模分析方法 這樣就可以得到這樣就可以得到IIYYYYVVIIYYYYYYYYYYVVeeee0111212220011221211221122112212012111111111222特別對于對稱耦合傳輸線特別對于對稱耦合傳輸線Y11Y11Y22Y22，有，有IIYYVVeoeooe0000二、奇偶模分析方法 (26-9)(26-9)其中其中 YYYYYYYYoooe)2(21)2(21122211122211 分別是偶模導(dǎo)納和奇模導(dǎo)納，這種做法把互耦分別是偶模導(dǎo)納和奇模

7、導(dǎo)納，這種做法把互耦問題化成兩個獨(dú)立問題問題化成兩個獨(dú)立問題-從數(shù)學(xué)上而言，也即矩陣從數(shù)學(xué)上而言，也即矩陣對角化的方法，從幾何上而言，那么對應(yīng)坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)對角化的方法，從幾何上而言，那么對應(yīng)坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)的方法。的方法。 IY VIY Veoeeoooo二、奇偶模分析方法 (26-10)(26-10)(26-11)(26-11)(26-12)(26-12)在技術(shù)方面習(xí)慣常用阻抗在技術(shù)方面習(xí)慣常用阻抗 ZYZYoeoeoooo11 分別是偶模阻抗和奇模阻抗，應(yīng)該明確偶模和分別是偶模阻抗和奇模阻抗，應(yīng)該明確偶模和奇模是一種奇模是一種( (外部外部) )鼓勵鼓勵(exciting)(exciting)。這里讓

8、我們進(jìn)。這里讓我們進(jìn)一步調(diào)查這兩種特征鼓勵的物理意義。一步調(diào)查這兩種特征鼓勵的物理意義。 偶模鼓勵是磁壁偶模鼓勵是磁壁偶對稱軸。偶對稱軸。 奇模鼓勵是電壁奇模鼓勵是電壁奇對稱軸。奇對稱軸。 二、奇偶模分析方法 (26-13)(26-13) 相應(yīng)的電力線分布見圖所示。相應(yīng)的電力線分布見圖所示。 從圖明顯看出：從圖明顯看出： CCCCgfo0 ZZoeoo耦合傳輸線中偶模阻抗大于奇模阻抗，這是重要的耦合傳輸線中偶模阻抗大于奇模阻抗，這是重要的物理概念。物理概念。 二、奇偶模分析方法 (26-14)(26-14) 1. 奇偶模的網(wǎng)絡(luò)根底奇偶模的網(wǎng)絡(luò)根底磁壁磁壁(偶對稱軸偶對稱軸) 電壁電壁(奇對稱軸

9、奇對稱軸) Ce=Cp+Cf+Cf Co=Cp+Cf+Cg三、奇偶模方法的深化根底 Cf/2Cf/2Cf/22Cf2Cf2Cf2CfCp/2Cp/2Cp/2Cp/2Cf/2Cf/2Cf/2Cf/2CgCp/2Cp/2Cp/2Cp/2Cf/2(a) even mode (b) odd mode圖圖 26-3 奇偶模鼓勵的物理意義奇偶模鼓勵的物理意義 從網(wǎng)絡(luò)實(shí)際，奇偶模是一種廣義變換。從網(wǎng)絡(luò)實(shí)際，奇偶模是一種廣義變換。 很明顯可看出：很明顯可看出： (26-15)這是幾何對稱傳輸線的一種方式。這是幾何對稱傳輸線的一種方式。 IIYYVVoeoo1212121111001111 YYYYYYYYYo

10、eoooeoooeoooeoo12三、奇偶模方法的深化根底 2. 奇偶模的本征值實(shí)際奇偶模的本征值實(shí)際 為了把奇偶模方法推行到不對稱傳輸線情況，我為了把奇偶模方法推行到不對稱傳輸線情況，我們要研討本征值實(shí)際。們要研討本征值實(shí)際。 定義定義 Y VV稱為本征方程。其中稱為本征方程。其中為本征值，為本征值，對應(yīng)的對應(yīng)的V稱稱為本征鼓勵。對應(yīng)雙線情況，有為本征鼓勵。對應(yīng)雙線情況，有 02122121211VVYYYY三、奇偶模方法的深化根底 (26-16)(26-16)(26-17)(26-17)(a) 原問題原問題 21222211221121222112221122112122211221124

11、)()(21)(4)()(210)()(YYYYY YYYYYYYYYYYYCouplingStructureI1I2V1V2三、奇偶模方法的深化根底 (b)網(wǎng)絡(luò)變換網(wǎng)絡(luò)變換圖圖 26-4 奇偶模的網(wǎng)絡(luò)變換思想奇偶模的網(wǎng)絡(luò)變換思想Case 1.對稱傳輸線情況對稱傳輸線情況 Y11=Y22I1I2V1V2YoeYoo122112212()YYY三、奇偶模方法的深化根底 (26-18)(26-18)詳細(xì)即可看出詳細(xì)即可看出在在1的條件下，本征方程詳細(xì)為的條件下，本征方程詳細(xì)為11122122112212122122()()YYYYYYYYoeooYYYYVVYYYYYYYYVVeeee111212

12、22121122121212112212121221220()()三、奇偶模方法的深化根底 也可寫出也可寫出得到得到 (26-19)在在2的條件下，本征方程詳細(xì)為的條件下，本征方程詳細(xì)為YYYYVVee12121212120VVVeee12IVee1YYYYVVoo1111212221120三、奇偶模方法的深化根底 YYYYVVYYYYYYYYVVoooo1121212222121122121212112212121221220()()YYYYVVoo12121212120VVVooo12 IVoo2也可寫出也可寫出得到得到 三、奇偶模方法的深化根底 (26-20)(26-20)在在 條件下，

13、本征方程詳細(xì)為條件下，本征方程詳細(xì)為 YY112211122112221222112211222122124124YYYYYYYYYYYYoeCase 2 不對稱傳輸線情況不對稱傳輸線情況 YYYYVVoo11112122211201三、奇偶模方法的深化根底 (26-21)(26-21)設(shè)設(shè)其中其中 (26-22)Note：在推導(dǎo)中務(wù)必留意到在實(shí)踐上：在推導(dǎo)中務(wù)必留意到在實(shí)踐上 0。在在 條件下，本征方程詳細(xì)為條件下，本征方程詳細(xì)為VVee1VYYYYYYVk Veeee212112211222122124kYYYYYYe12412112211222122IVee1Y122三、奇偶模方法的深化

14、根底 設(shè)設(shè)請留意請留意 (26-23)因此可寫出因此可寫出VVoo1VYYYYYYVk Voooo212112211222122124 IVoo2k keo1kk kkeo,1YYYYVVoo1121212222120三、奇偶模方法的深化根底 21221111111VVkkkkVVVVkkVVoeoekCCCCCCabababab12422YCCCCCCYCCCCCCoeababababooabababab122412242222三、奇偶模方法的深化根底 (26-24)(26-24)(26-25)(26-25)(26-26)(26-26)(26-27)(26-27) VkVee1 VkVoo1

15、1 很明顯，在不對稱傳輸線的情況下，有三個獨(dú)立很明顯，在不對稱傳輸線的情況下，有三個獨(dú)立參量：和這一點(diǎn)與對稱情況完全不同。參量：和這一點(diǎn)與對稱情況完全不同。 I1IeI2IoV1VeVoYoeYoo圖圖26-5 不對稱的奇偶模分解不對稱的奇偶模分解 三、奇偶模方法的深化根底 (26-28)(26-28)1 1耦合帶線分析耦合帶線分析 這里所引見的是這里所引見的是S.B.Cohn(1955)S.B.Cohn(1955)的任務(wù)。的任務(wù)。 圖圖26-6 分析問題分析問題 四、耦合帶線設(shè)計(jì) 知知 Wb Sbr/ ,/ ,求解求解 ZZoeoo, ZK kK kZK kK koereeooreo3030(26-29)(26-29)其中其中 (26-30) (26-30)同樣有同樣有 kthWbthWSbkthWbcthWSbeo2222 K kK kkkkkkk12110070712110