chap1 3 4導(dǎo)波場(chǎng)分析2分類導(dǎo)波特性

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1、主講教師：徐軍王茂琰微波技術(shù)基礎(chǔ)教材：微波技術(shù)基礎(chǔ)徐銳敏微波技術(shù)基礎(chǔ)柳維君地點(diǎn)：沙河校區(qū)科研樓608、610電郵：wmybrimlhl@163.com答疑地點(diǎn)：科研樓610周一、周三晚8:00-10:0064課時(shí)期末考試：50％(閉卷)期中考試：30％(閉卷)平時(shí)考核：20%作業(yè)：報(bào)告：考勤：缺課3次后取消考試資格提問？二微波的主要特性研究方法場(chǎng)的方法路的方法由麥克斯韋方程組出發(fā)，求波動(dòng)方程的特解---得到場(chǎng)的時(shí)空變化規(guī)律路的方法：類比低頻電路，采用等效電壓、等效阻抗等概念。在一定的條件下，用“路”的理論求解研究方法

2、本征模理論廣義傳輸線理論第一章導(dǎo)波的一般特性1.1導(dǎo)波和導(dǎo)波系統(tǒng)1.2導(dǎo)波的場(chǎng)分析1.3導(dǎo)波的分類及各類導(dǎo)波的特性1.4導(dǎo)波的傳輸功率、能量及衰減1.5模式正交性1.6導(dǎo)波系統(tǒng)中截止?fàn)顟B(tài)下的場(chǎng)1.1導(dǎo)波和導(dǎo)波系統(tǒng)1.1導(dǎo)波和導(dǎo)波系統(tǒng)時(shí)變電場(chǎng)產(chǎn)生時(shí)變磁場(chǎng)，時(shí)變磁場(chǎng)又產(chǎn)生時(shí)變電場(chǎng)，如此進(jìn)行下去，變化著的電場(chǎng)和磁場(chǎng)就能傳播開去而形成電磁波。按照傳播環(huán)境的不同，電磁波可分為自由空間波和導(dǎo)波。自由空間波----指在無界空間傳播的電磁波。導(dǎo)波----在含有不同媒質(zhì)邊界的空間傳播的電磁波；下面介紹一下常用的一些導(dǎo)波系統(tǒng)。導(dǎo)波系統(tǒng)-

3、---構(gòu)成不同媒質(zhì)邊界的裝置。它的作用是束縛并引導(dǎo)電磁波傳播。前面已經(jīng)介紹過，微波頻段在整個(gè)電磁波頻譜中占有相當(dāng)寬的位置，就其使用的導(dǎo)波系統(tǒng)而言，它的具體結(jié)構(gòu)隨著不同頻段和實(shí)際需要而有所不同。1.1導(dǎo)波和導(dǎo)波系統(tǒng)(1)無輻射損耗地引導(dǎo)電磁波沿其軸向行進(jìn)而將能量從一處有效傳輸至另一處，稱之為饋線;(2)構(gòu)成微波電路所需的元件、器件。諧振器、阻抗變換器、濾波器、定向耦合器①導(dǎo)波系統(tǒng)基本功能1.1導(dǎo)波和導(dǎo)波系統(tǒng)目前常用的微波傳輸線有平行雙線、同軸線、波導(dǎo)管、微帶線、介質(zhì)波導(dǎo)和光纖等幾種形式，如圖所示。各種形式的微波傳輸線1

4、.1導(dǎo)波和導(dǎo)波系統(tǒng)圖(a)給出的平行雙線類似于日常生活中的電力傳輸線。這種傳輸線可以用來傳輸短波和超短波的信號(hào)。平行雙線都是由良導(dǎo)體和優(yōu)質(zhì)絕緣體構(gòu)成的，如果其幾何長(zhǎng)度不特別長(zhǎng)就可忽略線上的損耗，看成是無耗的理想傳輸線。各種形式的微波傳輸線“低頻”(0-300MHz)-兩根導(dǎo)線-輻射損耗、電阻損耗很小。微波的低端－米波－采用線徑較大、線間距較小的平行雙導(dǎo)體構(gòu)成－平行雙線平行雙線兩根導(dǎo)線對(duì)應(yīng)位置的電流相位相反，如果兩導(dǎo)線緊挨著，從理論上來說它們的輻射彼此抵消。但是，平行雙線是開放系統(tǒng)，兩根導(dǎo)線的輻射不能完全彼此抵消。1.

5、1導(dǎo)波和導(dǎo)波系統(tǒng)平行雙線的橫截面及電磁場(chǎng)分布(a)(b)平行雙線的輻射損耗將隨著頻率f的升高而急劇地升高，因此平行雙線兩根導(dǎo)線的間距D應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于工作波長(zhǎng)?0，即D<

6、波能量具有屏蔽、約束的作用，因此可以避免輻射損耗。其間填充介質(zhì)系數(shù)為εμ的無耗介質(zhì)。但是，隨著電磁波頻率的繼續(xù)升高，趨膚效應(yīng)加重，流經(jīng)導(dǎo)體的電流越來越“擠向”導(dǎo)體表面，這相當(dāng)于導(dǎo)體的橫截面變小。－同軸線1.1導(dǎo)波和導(dǎo)波系統(tǒng)各種形式的微波傳輸線但頻率f增高到厘米波和毫米波波段時(shí)，由于同軸線的內(nèi)導(dǎo)體需要介質(zhì)來支撐固定，其橫向尺寸變小(原因后析)，內(nèi)導(dǎo)體的損耗很大，功率容量也下降，容易被擊穿，產(chǎn)生火花。同軸線主要用來傳輸超短波(米波)和分米波信號(hào)，也可以用來傳輸小功率的厘米波信號(hào)。－同軸線1.1導(dǎo)波和導(dǎo)波系統(tǒng)各種形式的微波

7、傳輸線圖2.1-1(c)、(d)、(e)和(f)給出了矩形波導(dǎo)、圓形波導(dǎo)、橢圓波導(dǎo)和脊波導(dǎo)。波導(dǎo)管不存在輻射損耗和介質(zhì)損耗，導(dǎo)體損耗相對(duì)來說也比較小。波導(dǎo)管傳輸厘米波信號(hào)的效率很高。厘米波和毫米波－去掉其內(nèi)導(dǎo)體而作成空心單導(dǎo)體導(dǎo)波系統(tǒng)。這種導(dǎo)波系統(tǒng)稱為柱面金屬波導(dǎo)。－柱面金屬波導(dǎo)1.1導(dǎo)波和導(dǎo)波系統(tǒng)各種形式的微波傳輸線圖(h)當(dāng)頻率增高到毫米波、亞毫米波波段時(shí)，金屬損耗已經(jīng)很大，但在這些波段介質(zhì)損耗還不算高，特別是低耗介質(zhì)的出現(xiàn)，為發(fā)展新的導(dǎo)波系統(tǒng)－介質(zhì)波導(dǎo)創(chuàng)造了條件。介質(zhì)導(dǎo)波主要用于毫米波、亞毫米波乃至光波。對(duì)上面

8、介紹的同軸線、柱面金屬波導(dǎo)，在各對(duì)應(yīng)頻段使用時(shí)，雖然傳輸功率較大，但電路是立體結(jié)構(gòu)，體積龐大而笨重。為適應(yīng)微波集成電路的需要，又出現(xiàn)了各種金屬和介質(zhì)的平面導(dǎo)波系統(tǒng)，如圖(g)微帶線、帶狀線，它們雖然在功率容量方面上較小，但可以作成平面電路，便于微波電路的微小型化和集成化。在小功率應(yīng)用中取代波導(dǎo)電路，特別適合于應(yīng)用在航空和航天領(lǐng)域中。－微帶、介質(zhì)