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1、1 国家版权局注册盗用必究国家版权局注册盗用必究 师说教育集团考试专业品牌 预祝国网考生旗开得胜旗开得胜！ 微波传输线类型与特点微波传输线类型与特点 考点复习考点复习 师说教育集团考试教学团队编录师说教育集团考试教学团队编录 一、微波传输线 微波传输线是用以传输微波信息和能量的各种形式的传输系统的总称， 它的作用是引导 电磁波沿一定方向传输, 因此又称为导波系统, 其所导引的电磁波被称为导行波。 二、几类微波传输线介绍 为什么在微波工程中需要各种各样的传输线？ 多种多样的微波传输线是针对不同频段和提高传输线的性能发展起来的，并投入具体的 工程应用。 三、传输线研究的问题和分析方法 采用电路和场
2、分析结合的方法讨论每一种传输线的个性问题。 3.1 平行双线与同轴线 一、平行双线 Two Wire Parallel Lines 1、分布参数 2、传输特性 d D d D (a)(b) 平行双导线与同轴线的外形结构 2 国家版权局注册盗用必究国家版权局注册盗用必究 师说教育集团考试专业品牌 预祝国网考生旗开得胜旗开得胜！ 3、损耗特性 4、功率容量 5、用途 通频带：04KHz，语音信号 二、同轴线 Coaxial Lines 1、分布参数 2、传输特性 3、损耗特性 4、功率容量 5、用途 同轴线是一种宽频带的传输线，其频率范围可从直流一直到 100GHz ，因此广泛应用于 通信设备、测
3、量系统、计算机网络及微波元件之中。 通频带：0nGHz，语音信号 小结： 本节中我们系统分析了两种最常用到的微波传输线的性能：几何结构、传输特性、损耗 特性、功率容量等。 3.2 微带传输线微带传输线 Microstrip Lines 一 结构特点 二 微带线的传输模式 1、分布参数 2、TEM 波传输线传输特性 3、 微带线的传输特性 定义一种全部填充均一等效介质的微带线， 几何结构与真实微带线相同， 分布参数与真 实微带线相同，介质介电常数不同。 3 国家版权局注册盗用必究国家版权局注册盗用必究 师说教育集团考试专业品牌 预祝国网考生旗开得胜旗开得胜！ 4 等效介电常数的确定 5 微带线的
4、工程计算 6 微带线的传输模式：准 TEM 波 三 微带线的损耗特性 1、导体损耗 2、介质损耗 四 微带线的色散特性和尺寸设计的考虑 1 微带线的色散特性 2 微带尺寸设计考虑 五 微带线的工程应用 微带线作为一种导行电磁波的机构， 由于其自身结构特点不能用于大功率传输系统，而 且也不适合用于长距离作为传输线。前面已经说到，它更适合于构造成各种微波电路元件， 并与其它微波器件、元件组合，作为小型平面化和集成微波电路单元。这对于微波电路和设 备的小型化、集成化具有重要的意义。 通频带 5GHz15GHz。 3.3 矩形截面金属波导矩形截面金属波导 Wave guide 一 引言 波导管作为定向
5、导引电磁波传输的机构， 是微波传输线的一种典型类型， 它已不再是普 通电路意义上的传输线。 虽然电磁波在波导中的传播特性仍然符合本书第二章中关于传输线 的概念和规律， 但是深入研究导行电磁波在波导中的存在模式及条件， 横向分布规律等问题， 则必须从场的角度根据电磁场基本方程来分析研究。 导行电磁波的传输形态受导体或介质边界条件的约束， 边界条件和边界形状决定了导行 1 2 1(1) 110 1(1) 2 rcr q h q W 4 国家版权局注册盗用必究国家版权局注册盗用必究 师说教育集团考试专业品牌 预祝国网考生旗开得胜旗开得胜！ 电磁波的电磁场分布规律、 存在条件及传播特性。 常用金属波导
6、有矩形截面和圆截面两种基 本类型。 和无界空间中平面电磁波相比教，金属波导中电磁波传输特性存在较大差异。 二 金属波导中电磁场解的一般形式 1 讨论问题的前提： 均匀直行理想波导 2 波导中解的一般形式： 3 矢量波动方程 4 波导中可能传播的电磁波模式 TM 波 Hz=0 TE 波 Ez=0 三 矩形截面波导场方程的求解 矩形截面波导结构和坐标如图所示，结构参数内腔宽 a 和高 b，电磁参数：腔内填充介 质介电常数和磁导率。求解思路：先求纵场，再求横场。 z b y a 、 0 x 1 纵场满足方程和边界条件: , ; , ; jtz TT jtz TT E r tE rz tE r t e
7、 H r tH rz tH r t e 22 22 , 1 , ; 1 , ; TzTzzTz z TTTTz z TTTTz EEEEE aHHH E Erz tjH kz H Hrz tjE kz 22 22 22 0, ,0, 0, 0, , ,0 :0 :0,0 xa or yb xa yb kx y z xy TM TE xy 5 国家版权局注册盗用必究国家版权局注册盗用必究 师说教育集团考试专业品牌 预祝国网考生旗开得胜旗开得胜！ 2 求解方程的分离变量法 （1）满足边界条件 TM 波解，m 和 n 不能为零。 （2）满足边界条件 TE 波解，m 和 n 不能同时为零。 四 矩形截
8、面波导传输模式 1 TM 模（E 波）和 TE 模（H 波） （1）TM 模（E 波） （2）TE 模（H 波） 0, 0, sinsin ,1, 2,. ,1, 2,. sin , , ; coscos 0 0 , , ;sin xy x jtz xy xa yb jtz z y x y z te k xk y Ex y z t k xk y k amm k bnn mn xy ab e 0, 0, coscos ,0, 1, 2,. ,0, 1, 2,. co sinsin , , ; 0 0 ,cos,s; x xy jtz xa yy jz z x t y b k xk y k amm
9、 k bnn mn k xk y x y z te x y Hx y z tx ab ex 0 , 0 2 , 0 2 , 0 2 , 0 2 sin()sin() 1 cos()sin() 1 sin()cos() 1 sin()cos() 1 cos()sin j z z m n j z x m n c j z y m n c j z x m n c y c mn EExy e ab mmn EjExy e kaab nmn EjExy e kbab nmn HjExy e kbab mm HjEx kaa , () j z m n n y e b 0 , 0 2 , 0 2 , 0 2
10、, 0 2 cos()cos() 1 sin()cos() 1 cos()sin() 1 cos()sin() 1 sin()cos( j z z m n j z x m n c j z y m n c j z x m n c y c mn HHxy e ab mmn HjHxy e kaab nmn HjHxy e kbab nmn EjHxy e kbab mmn EjHx kaa , ) j z m n y e b 6 国家版权局注册盗用必究国家版权局注册盗用必究 师说教育集团考试专业品牌 预祝国网考生旗开得胜旗开得胜！ 2 模式与模式图 模式标志；模式存在的条件；传导模和截止模；简并模
11、 模式图；模式图绘制 3 波导的传输特性 （1）相位常数 （2）行波的波长 （3）相速度和群速度 （4）波阻抗 （5）传输功率 五 矩形截面波导中的 TE10 模 TE10 模是和矩形波导应用密切相关重要的一种模式。实际上，在矩形波导中主要是使 用 TE10 模实现信息传递的。 22 22222 22 2 xy c mn kk ab mn k ab 2 2 1 p c 7 国家版权局注册盗用必究国家版权局注册盗用必究 师说教育集团考试专业品牌 预祝国网考生旗开得胜旗开得胜！ 1 单模传输和主模 2 TE10 模的场结构 3 TE10 模的传输特性 4 波导管壁电流 5 模式电压与模式电流 六
12、矩形截面波导的工程应用： 矩形截面金属波导， 按不同截面尺寸做成若干种型号， 可用于传输频率从数百兆赫到上 百千兆赫的信号。 频率不能太低，频率越低相应的波导尺寸越大，一则过于笨重，二则耗费金属量大，一 般情况下完全可用同轴线替代。 频率不能太高， 频率越高相应的波导尺寸越小， 一是加工制作困难， 二是功率容量变小。 小结： 金属波导管已从根本上改变了传输线作为电路组成部分的结构。 波导中不能导行以往传 输线导行的 TEM 模，而只能导行正规模即 TE 和 TM 模。 矩形波导传输特性，重点是场存在模式的截止特性，需要采用场的方法来分析。 本节重点：矩形波导传输特性，模式和截止特性，尤其是 T
13、E10 模；根据工作频率选择 波导参数。 3.4 圆截面金属波导圆截面金属波导 一 圆截面金属波导中场方程的求解 0 0 0 cos sin sin j z z j z x j z y HHx e a a HjHx e a a EjHx e a l JnH 222 222 2 2 22 0, ; 0, ; 11 jtz TzzTzT jtz TzzTzT T kEErz tEre kHHrz tHre r rrrr 8 国家版权局注册盗用必究国家版权局注册盗用必究 师说教育集团考试专业品牌 预祝国网考生旗开得胜旗开得胜！ （1）用纵场表示横场 （2）圆柱坐标系中的分离变量法 （3）TM 波边界条件 （4）TE 波边界条件 二 圆截面波导解的讨论 圆截面波导中不存在 TEM 波，或者说圆截面波导中禁止 TEM 模式的波传播。 三 圆截面波导中三种重要的模式 主模 T
