项目三波导传输线理论

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1、阿克苏职业技术学院项目教学设计课程名称电信传输原理教学项目名称项目三、波导传输线本项目学时数6hours课程教学团队计算机教学团队学习目标分析掌握波导和导波的概念；掌握金属波导的结构；掌握波导特性分析步骤；了解金属矩形波导的场分量及传输特性。学习者分析本次教授学生为高职三年制学生，学习基础较为扎实，通过前面两年的学习学生们已经掌握了前导课程的相关概念。对于本章节的学习没有太大难度，主要是基本概念的学习，在学习过程中逐渐对本课程产生兴趣。学习内容分析本项目的学习内容包括：3.1波导传输线及应用3.2分析规则金属波导时常采用的方法及一般特性3.3矩

2、形波导及其传输特性3.4金属圆波导及其传输特性3.5同轴线及其传输特性教学策略本课程上课学生规模为34人，为此我设计了鼓励式、讨论式、引导式、互动式、研究式等经典教学方法用于有线传输线常用分析方法、无线通信传输信道常用分析方法等基础理论的教学内容，目的在于突破课堂教学的限制，引导学生课外对感兴趣的领域深入钻研和探索，使学生的学习参与性更强、积极性更高。同时采用“联系实际提出问题→引导学生思考讨论→解决方案的多种可能性→对比论证→→引入基本原理与基本方法→得出结论”第12页共12页的教学方法，这样的方法不仅调动了学生学习的积极性和主动性，同时也训

3、练学生的逻辑思维能力与分析解决问题的能力，将真正获取知识本身的思考过程还给学生，而不是从老师的口中获取现成的答案和知识。学习成果教学评价第12页共12页项目(单元)教学设计（2学时）步骤教学内容时间分配明确任务项目三、波导传输线理论（1）3.1波导传输线及应用3.2分析规则金属波导时常采用的方法及一般特性2'项目引导1.清点学生人数2.复习上节课知识点：（1）传输线的工作状态包括哪三种？（2）串音的概念是什么？8'知识讲解第3章波导传输线理论不同的传输线，适用于不同的频段范围，如双线传输线主要适用于低频段几百兆赫兹之内，若频率太高，能量辐射损耗

4、严重，还有“趋肤效应”导致信号电流趋向表面，使电流流过的有效面积减小，从而电阻值也就增大，同时导线周围的绝缘介质，因频率升高而漏电造成的能量损耗明显，无法远距离传输。对微波波段信号的有线传输，只有用空心金属波导管来做传输线才能胜任其要求。3.1波导传输线及应用3.1.1波导传输线的结构及种类凡是用来引导电磁波的单导体结构的传输线都可以称为波导。波导是由空心金属管构成的传输系统，根据其横截面形状不同，可以分为矩形波导、圆波导、脊形波导和椭圆波导等，如图3-1所示。这类传输线上传输的波型是TE波和TM波，传输的频率是微波段的电磁波，例如厘米波和毫米

5、波，且传输功率也比较;i。由于波导横截面的寸与传输信号载波波长有丨关，因此，在微波的低频波段不采用波导来传输能量，否则波导尺寸。3.1.2波导在微波天馈线系统的应用矩形波导和圆波导较为广泛地应用于远距离能量传输，常用波导的电参数，60'第12页共12页矩形波导和圆波导是在微波技术中采用最多的一种波导管，如微波中继、雷达、卫星通狺的天馈线部分等，其传输长度小于100米,如图3-2所示，而目前移动通信基站收/发机到譯射天线的馈线部分大多采用轻便的射频直径为7/8英寸的中同轴电缆。3.1.3波导在微波器件上的应用金属波导和同轴线（同轴波导）的另一个应

6、用是微波谐振器和方圆波导的应用是模式变换器，微波谐振器，如图3-3所示。谐振器在低频电路中通常用LC回路并联构成。当要求提髙谐振频率时，必须减小i和C。减小电容的措施是增大平行板距离，减小电感的措施是减少电感线圈的匝数，直到仅有一匝为止，如图3-4(b)所示；还要再进一步提高频率的方法是，将多个单匝线圈并联以减小电感进一步增加电感数目，以致相连成片，形成一个封闭的中间凹进去的导体空腔这就成了重入式空腔谐振器；继续把构成电容的两极拉开，则谐振频率可进一步提高，这样就形成了一个圆盒子和方盒子，这是微波空腔谐振器的常用形式。虽然它们与最初的谐振电路相

7、比已经面目全非了，但两者之间的作用完全一样，只是适用的频率不同而已。波导除了可做谐振器外，还可以做模式变换器，如图3-5所示。圆波导中模的场分布与矩形波导的TE1()模的场分布很相似，因此，在工程上通过将矩形波导的横截面逐渐过渡变为圆波导，从而构成方圆波导变换器，起波导耦合器的作用。3.2波导传输线的常用分析方法及一般特性第2章中采用“路”的分析方法，以平行双导线、同轴线为例讨论了传输TEM波均铜输线的传输特性及阻抗匹配问题。这一章将采用“场”的分析方法讨论另一类传输TE翱TM波的规则金属波导的传输特性。在双线传输线理论中所讨论的是沿双线传输线

8、传输的TEM波，而在金属波导中是不親TEM波的。这是因为若金属波导管中存在TEM波，那么磁力线应在横截面上，而磁力镟是闭合的。根据右手嫘旋规则，必有电