微波技術(shù)與天線第2波導(dǎo)章傳輸線課件

1、規(guī)則波導(dǎo)中的電磁波縱向傳輸函數(shù)的表達(dá)式各分量的表達(dá)式 四個分量均可用縱向分量表示 相移常數(shù) 傳輸特性 相速 導(dǎo)行波的波長稱為波導(dǎo)波長 波阻抗某個波型的橫向電場和橫向磁場之比稱為波阻抗，表達(dá)式為 傳輸功率= 約束或?qū)б姶挪ǖ哪芰垦匾欢ǚ较騻鬏數(shù)慕Y(jié)構(gòu)稱為導(dǎo)波結(jié)構(gòu)，在這種導(dǎo)波結(jié)構(gòu)中傳輸?shù)碾姶挪ǚQ為導(dǎo)行波 1.橫電磁波 波的特征 和 只有橫向電場和磁場的波，稱為橫電磁波，簡稱TEM波。2.2.3導(dǎo)行波分類 橫電波（TE波） 橫電波特征 , 滿足的邊界條件 (b) 橫磁波（TM波）橫磁波特征 ， 即磁場是橫向的，而電場有縱向分量，簡稱TM波。它滿足的邊界條件2.3 矩形波導(dǎo)圖2-1 矩形波導(dǎo) 矩形波導(dǎo)

2、是微波工程中應(yīng)用最為廣泛的傳輸系統(tǒng)之一，矩形波導(dǎo)通常由金屬材料制成，截面為矩形，內(nèi)部為空氣，如圖2-1所示，a為矩形波導(dǎo)的寬邊，b為窄邊。2.3.1矩形波導(dǎo)中的場由前面分析，矩形波導(dǎo)中只能傳輸TE 波和TM，以下分別討論。（1）TE 波橫電波,四個場分量（2）TM 波TM波有TM波的場分量時空狀態(tài)的表達(dá)式 2.3.2 矩形波導(dǎo)中的傳輸特性 截止波數(shù)與截止波長 由前面分析可知，矩形波導(dǎo)模和模的截止波數(shù)均為(2) 主模與單模傳播 一般情況下矩形波導(dǎo)中的a b，所以TE10波的截止頻率要比TE01波的截止頻率低具有最低截止頻率的模式稱為主模，所以TE10波是矩形波導(dǎo)的主模, 由前面分析可知，工作波長

3、小于截止波長的模式都可以在矩形波導(dǎo)中傳播, 因此，對于給定的工作波長，波導(dǎo)中可以存在多種傳播模式, 如圖2-2所示為矩形波導(dǎo)中各種模式的截止波長分布圖（設(shè)2ba），分為三個區(qū)域：圖 2-2 矩形波導(dǎo)中模式截止波長分布(2ba) 要求矩形波導(dǎo)工作在單模工作區(qū)，即要求以TE10波傳播，因此，為了保證矩形波導(dǎo)中僅僅傳播TE10波，須滿足(3) 主模TE10 波的場分布(b)(a) 圖2-3 矩形波導(dǎo)TE10 波的場分布圖2.4 圓形波導(dǎo)圖2-4 圓形波導(dǎo)示意圖 圓形波導(dǎo)是截面為圓形的空心金屬波導(dǎo)，簡稱圓波導(dǎo), 如圖2 - 4 所示。圓波導(dǎo)具有加工方便、雙極化、低損耗等優(yōu)點，它也是應(yīng)用較廣泛的波導(dǎo)。圓

4、波導(dǎo)的分析方法與矩形波導(dǎo)的基本相似，只是橫截面形狀不同，在這里采用柱坐標(biāo)系2.4.1圓波導(dǎo)中的場TM波的場分量全部場分量 2.5 同軸線中的導(dǎo)行波 同軸線結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-6所示，它是一種由內(nèi)、外導(dǎo)體構(gòu)成的雙導(dǎo)體傳輸線，也稱為同軸波導(dǎo)，a和b分別為內(nèi)外導(dǎo)體的半徑，同軸線中的主波型是TEM波，是無色散波。為了確保同軸線中的TEM波的單模傳輸，必須抑制高次模的產(chǎn)生。本節(jié)僅介紹其中的TEM波的場分量表達(dá)式及其特性。圖2-6 同軸線結(jié)構(gòu)及其柱坐標(biāo)系2.6 微帶傳輸線 微帶傳輸線有兩種形式，分別為帶狀傳輸線和微帶線。帶狀傳輸線的結(jié)構(gòu)如圖2-8a所示，上下面是接地板，中間有寬度為w，厚為t的導(dǎo)帶，內(nèi)部充有厚度為h的電介質(zhì)，它可看作是由同軸線演化而來的，演化過程如圖2-9所示。圖 2-8 帶狀線結(jié)構(gòu)及場分布圖 2-9 帶狀線的演化過程2.6.1 帶狀線 帶狀線屬雙導(dǎo)體類傳輸線，傳輸?shù)闹髂Ｊ荰EM模，也存在高次TE和TM模。 對于帶狀線的分析可以用傳輸線理論來分析。表征帶狀線的主要特性參量有傳播常數(shù)、相速、相