1、,第5章 微波傳輸線,圖5.1 金屬波導(dǎo)傳輸線,5.1 金屬波導(dǎo)傳輸線的一般分析,5.1.1 導(dǎo)波方程及其求解 （5.1） （5.2） （5.3） （5.4）,圖5.2 任意截面形狀的金屬波導(dǎo),（5.6） （5.7）,（5.15） （5.16） （5.17） （5.18）,（5.22） （5.23）,（5.24） （5.25）,5.1.2 波沿波導(dǎo)傳輸?shù)囊话?特性 1. 波導(dǎo)中傳輸模的種類 Ez=0且Hz=0的傳輸模稱為橫電磁模， 也稱為橫電磁波，記作TEM波。,(2)Ez=0而Hz0的傳輸模稱為橫電 ?；虼拍?，記為TE?；騂模；Ez0 而Hz=0的傳輸模稱為橫磁?；螂? 模，記為TM?；駿模

2、?？招慕饘俟?波導(dǎo)只能傳輸這類模。 (3)Ez0且Hz0的傳輸模稱為混合模，分為EH模和HE模。,2. 截止波長 （5.27）,3. 波的速度 相速度定義為波型的等相位面沿波導(dǎo) 縱向移動的速度。公式為 （5.28）,群速度是指由許多頻率組成的波群的速度，或者說是波包的速度。定義為 （5.29）,4. 波導(dǎo)波長 （5.31）,5. 波阻抗 （5.32） （5.33）,6. 功率流 （5.34）,5.2 矩形波導(dǎo),圖5.3 矩形波導(dǎo),圖5.4 矩形波導(dǎo)的形成,5.2.1 矩形波導(dǎo)中的波型 及場分量 1. TM模 (5.44),2. TE模,5.2.2 矩形波導(dǎo)中波的縱向傳輸特性 1. 截止波長 或

3、 (5.52),(5.54) (5.55),圖5.5 BJ-100型波導(dǎo)的截止波長分布圖,2. 相速度和相波長,3. 群速度,例5.1用BJ32型波導(dǎo)作饋線，試問： （1）當(dāng)工作波長為6cm時(shí)，波導(dǎo)中能傳輸哪些模式? （2）為保證單模傳輸，工作波長范圍應(yīng)為多少?,（3）在傳輸TE10模時(shí)，測得相鄰兩波節(jié)點(diǎn)的距離為10.9cm，工作波長和波導(dǎo)波長p為多少？ （4）當(dāng)波導(dǎo)中傳輸工作波長為10cm的TE10模時(shí)，p、vp及vg為多少？,解（1）BJ-32型波導(dǎo)， ，由公式 既工作波長為6cm時(shí)，波導(dǎo)中能傳輸TE10模、TE20模、TE01模、TE11模和TM11模。,（2）為保證單模傳輸，工作波長范

4、圍應(yīng)為 工作波長為cm,（4）當(dāng)波導(dǎo)中傳輸工作波長為10cm的TE10模時(shí)， 光速,5.2.3 矩形波導(dǎo)中模式的場結(jié)構(gòu)圖,圖5.6 TE10模的電場分布,圖5.7 TE10模的磁場分布,圖5.8 TE10模的電磁場分布,（a）TE20模的電磁場分布 ） TE01模的電磁場分布 圖5.9 TE20模和TE01模的電磁場分布,（a）TE11模的電磁場分布 （b）TM11模的電磁場分布 圖5.10 TE11模和TM11模的電磁場分布,5.2.4 矩形波導(dǎo)的管壁電流,圖5.11 矩形波導(dǎo)TE10模的管壁電流分布圖,（a）測量縫 （b）輻射縫 圖5.12 矩形波導(dǎo)TE10模開縫位置圖,5.2.5 矩形波

5、導(dǎo)尺寸的設(shè)計(jì)考 保證矩形波導(dǎo)單模傳輸?shù)臈l件為 （5.69）,圖5.13 脊波導(dǎo),5.3 圓波導(dǎo),圖5.14 圓波導(dǎo),5.3.1 圓波導(dǎo)中的波型及場 分量 1. TM模 （5.78）,、,圖5.15 和 的變化曲線,表5.1 TM波型的截止波長,2. TE模,表5.2 TE波型的截止波長,3. 圓波導(dǎo)中的波型及截止波長,圖5.16 圓波導(dǎo)中波型的截止波長分布圖,5.3.2 圓波導(dǎo)中的三個(gè)主要波型及其應(yīng)用 1. TE11模,圖5.17 圓波導(dǎo)TE11模的場結(jié)構(gòu)圖,圖5.18 矩形波導(dǎo)TE10模與圓波導(dǎo) TE11模的波型轉(zhuǎn)換器。,2. TM01模,圖5.20 圓波導(dǎo)TM01模的場結(jié)構(gòu),3. TE01

6、模,圖5.21 圓波導(dǎo)TE01模的場結(jié)構(gòu),5.4 同軸線及其高次模,5.4.1 同軸線的主模TEM模,圖5.22同軸線,圖5.23 同軸線中TEM模的電磁場分布,5.4.3 同軸線的尺寸選擇 由式（5.96）可以得到工作波長與同軸線尺寸的關(guān)系為,.獲得最小的導(dǎo)體損耗衰減 .獲得最大的功率容量,5.5 帶狀線,圖5.24 帶狀線的結(jié)構(gòu)及主模場結(jié)構(gòu),5.5.1 特性竹抗 1.寬導(dǎo)體帶情況 W/(b-t)0.35 （5.97）,圖5.25 帶狀線的分布電容,（5.98）,2.窄導(dǎo)體帶情況W/(b-t)0.35 （5.99）,圖5.26 矩形和圓形芯線之間的等效,5.5.2 帶狀線的損耗和衰減 總的衰減常數(shù)為 （5.100） （5.101）,（5.102）,5.5.3 帶狀線的尺寸選擇 .芯線寬度 （5.103）,.接地板間距b （5.104）,5.6 微帶線,圖5.27 微帶線及其場結(jié)構(gòu),5.6.1 微帶線的模式 1. 微帶線的主模準(zhǔn)TEM模,圖5.28 微帶線介質(zhì)邊界上的場分量,（5.106） 即當(dāng)r1時(shí)，式（5.106）右側(cè)不等于0，因此等式左側(cè)的縱向磁場分量也不等于0。,（5.107） 即當(dāng)r1時(shí)，由式（5.107）右側(cè)不等于0可得等式左側(cè)的縱向電場分量也不等于0。,2. 微帶線的高次模 （5.108） （5.109）