微波技術(shù)基礎(chǔ)

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1、微波技術(shù)基礎(chǔ)詹銘周電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院地點(diǎn)：清水河校區(qū)科研樓C305電話：61831021電郵：mzzhan@uestc.edu.cn本課內(nèi)容安排1、金屬柱面波導(dǎo)的其他類型要求能夠列舉幾種，并能說(shuō)明各自特點(diǎn)2、導(dǎo)波系統(tǒng)的尺寸選擇2.1、同軸線2.1.1、同軸線的高次模特性研究2.1.2、同軸線的尺寸選擇2.2、矩形波導(dǎo)的尺寸選擇2.3、圓波導(dǎo)的尺寸選擇參考書：Marcuvitz.WaveguideHandbook》1986，電驢下1、依據(jù)2、如何選取3、標(biāo)準(zhǔn)化2.4其他形式的金屬柱面波導(dǎo)簡(jiǎn)介1、主要形式：同軸線、矩形波導(dǎo)、圓波導(dǎo)2、其他形式：脊波導(dǎo)（RidgedWa

2、veguide）扇形波導(dǎo)（SectorWaveguide）橢圓波導(dǎo)（EllipticalWaveguide）……SPECIFICRECENTDEVELOPMENTS：特殊截面波導(dǎo)（ArbitraryCrossSection），大功率容量和低損耗目的是為得到均直無(wú)限長(zhǎng)2.4其他形式的金屬柱面波導(dǎo)簡(jiǎn)介另外，還有一些軸向非周期性的波導(dǎo)，一般不用于遠(yuǎn)距離傳播電磁波，用于濾波器、諧振器或者功率合成等微波器件中，而不是為了單純的傳播用途。徑向波導(dǎo)（RadialWaveguide）錐形波導(dǎo)（ConicalWaveguide）周期波導(dǎo)（PeriodicWaveguides）螺旋槽波導(dǎo)（

3、GroovedWaveguide）了解2.4其他形式的金屬柱面波導(dǎo)簡(jiǎn)介脊波導(dǎo)脊波導(dǎo)是矩形波導(dǎo)的一種變型，是在矩形波導(dǎo)寬邊中心處向內(nèi)突有脊棱波導(dǎo)兩種。脊波導(dǎo)的主模仍是TE10。對(duì)脊波導(dǎo)單脊波導(dǎo)對(duì)脊波導(dǎo)單脊波導(dǎo)脊也可不在波導(dǎo)的正中心ds脊波導(dǎo)脊波導(dǎo)與相同橫截面尺寸的矩形波導(dǎo)相比具有以下特點(diǎn)：1）工作頻帶寬，這是由于脊棱位于波導(dǎo)寬邊中心。該處主模電場(chǎng)最大，脊棱對(duì)主模的作用相當(dāng)于使矩形波導(dǎo)a邊加寬。因此主模的截止波長(zhǎng)增大了。該處TE20模電場(chǎng)為零或甚小。脊棱對(duì)第二高次模TE20模的場(chǎng)影響小，其截止波變化不大。故脊波導(dǎo)的單模帶寬顯著增加。2）在同一工作頻率情況下，脊波導(dǎo)的尺寸比矩

4、形波導(dǎo)小。3.等效特性阻抗比矩形波導(dǎo)低，由于這一特點(diǎn)，脊波導(dǎo)常用作高阻抗矩形波導(dǎo)與低阻抗同軸線及微帶線的過(guò)渡裝置。4.脊波導(dǎo)的功率容量比矩形波導(dǎo)低，衰減比矩形波導(dǎo)大。因此它主要用作傳輸功率不大的寬頻帶元器件。扇形波導(dǎo)扇形波導(dǎo)是圓柱波導(dǎo)的變型，分析方法與分析圓波導(dǎo)完全類似，只是扇形波導(dǎo)不存在φ方向的周期性，即不存在極化簡(jiǎn)并。φ=π場(chǎng)與圓波導(dǎo)的TE11相同，金屬邊界條件確定φ=2π場(chǎng)與圓波導(dǎo)的TE11不同扇形波導(dǎo)分析扇形波導(dǎo)的方法與分析圓波導(dǎo)完全類似，只是m不是正整數(shù)，而由φ=0和φ=ψ邊界條件確定。1）ψ=2π的扇形波導(dǎo)，其主模為模，λc=5.41a，比圓波導(dǎo)主模的截止波

5、長(zhǎng)增加了許多。2）ψ=π的半圓扇形波導(dǎo)，其主模為TE11模。第一高次模為TE21模,截止波長(zhǎng)=2.057a，比圓波導(dǎo)的第一高次模TM01的截止波長(zhǎng)=2.61a更短，即半圓波導(dǎo)主模的工作帶寬比圓波導(dǎo)主模增寬了。但是，半圓波導(dǎo)主模衰減略比圓波導(dǎo)大，功率容量下降了一半。橢圓波導(dǎo)橢圓波導(dǎo)是橫截面為橢圓形的金屬柱面波導(dǎo)→橢圓坐標(biāo)系。其通解中橫向分布函數(shù)為奇偶馬丟函數(shù)的組合。具有四種型式即偶TE波和奇TE波，偶TM波和奇TM波，分別表示為TEemn模、TEomn模、TMemn模、TMomn模，其中m為馬丟函數(shù)的階數(shù)，偶波m=0、1、2…,奇波m=1、2、3…（零階奇馬丟函數(shù)不存在）

6、。n為馬丟函數(shù)或?qū)?shù)的參變根的序號(hào)。橢圓波導(dǎo)的主模是TEe11模。主模是TEe11模沒(méi)有必要與圓波導(dǎo)聯(lián)系起來(lái)，二者基函數(shù)完全不同，場(chǎng)結(jié)構(gòu)圖形不可預(yù)測(cè)橢圓波導(dǎo)三種波導(dǎo)主模的單模傳輸帶寬分別是:橢圓波導(dǎo)為1.51a，矩形波導(dǎo)為2.00a，圓波導(dǎo)為0.80a?？梢姍E圓波導(dǎo)的單模帶寬居于矩形和圓形波導(dǎo)之間。橢圓波導(dǎo)的導(dǎo)體衰減小于矩形波導(dǎo)而大于圓波導(dǎo)。橢圓波導(dǎo)不存在極化簡(jiǎn)并。2a2a2a已知有相似場(chǎng)結(jié)構(gòu)的情況下才可作出某些定性判斷橢圓波導(dǎo)橢圓波導(dǎo)在結(jié)構(gòu)上具有以下的特點(diǎn)：1）.橢圓軟波導(dǎo)可以大長(zhǎng)度制造。矩形和圓形波導(dǎo)由于采用拉制工藝，一般只能拉幾米長(zhǎng)。而橢圓軟波導(dǎo)系用銅帶縱向焊接軋

7、制而成可達(dá)數(shù)百米，從而減少了主饋線上的邊接元件以及連接元件帶來(lái)的不良影響。2）.機(jī)動(dòng)性強(qiáng)。橢圓軟波導(dǎo)可以彎曲，能夠纏繞在電纜盤上，便于運(yùn)輸和敷設(shè)。矩形波導(dǎo)雖然也可以作成軟波導(dǎo)，但矩形軟波導(dǎo)在纏繞和敷設(shè)時(shí)難以保證尺寸和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。圓波導(dǎo)由于截面的微小變形就會(huì)引起極化面旋轉(zhuǎn)和模式分裂，因此沒(méi)有有效的軟波導(dǎo)。故采作橢圓軟波導(dǎo)，增加了線路的靈活性，不必用彎波導(dǎo)、扭波導(dǎo)等元件。3）.成本低，總體性能好。橢圓波導(dǎo)，主要應(yīng)用于長(zhǎng)距離傳輸線使用：數(shù)字微波接力通信和廣播電視微波傳輸。例如：郵電、石油、礦區(qū)、電力、水利和廣播電視、MMDS等領(lǐng)域。矩形波導(dǎo)主