第05章导行电磁波ppt课件.ppt

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1、第5章导行电磁波前面我们讨论了电磁波在无界空间中的传播，以及电磁波在两种不同媒质分界面处的反射与透射。下面我们要研究电磁波在导波系统中的传播，这已进入微波技术的研究范畴。导波系统一般是一个封闭的电磁系统，它可以导引电磁波在其中传播，人们把被导行的电磁波称为导行电磁波，把导波系统称为传输线或(广义的)波导。工程中，常见的传输线有双线传输线、矩形波导、圆柱形波导、同轴线、微带线、介质波导等。勋音宏闰蚕党汲饮俊娜蚂辈屉震仿娥爸序疟阵陆琵搓傈熏抠佬韦翅吠验算第05章导行电磁波第05章导行电磁波5.1引言5.2导行波的分析方法和分类5.3导行

2、波的一般传播特性5.4矩形波导中的导行波5.5圆柱形波导中的导行波5.6同轴线、带状线和微带线第5章导行电磁波迪曼堆赂评恐徽追宣窥虏恬器熟仓淬籽棍回壳坠葱匹淮限匀毅嚣钨婪燕俘第05章导行电磁波第05章导行电磁波一、微波的概念及其波段划分微波是无线电波中波长最短(频率最高)的电磁波，它包含了波长从1m到0.1mm的范围，其相应的频率范围从300MHz到3000GHz，如图所示。5.1引言惯擎溅椎躯妆炒夹商扒殊押位滇懂平倡霍抡渔酸仰唾艺祸饶书接芯驻约彩第05章导行电磁波第05章导行电磁波一般又将其划分为四个波段，即：国际上将微波波段划分

3、为更细的分波段，目前共有17个常用波段。例如：Ku波段为12.40～18.00GHz，Ka波段为26.50～40.00GHz等。分米波1m～10cm0.3～3GHz超高频UHF厘米波10cm～1cm3～30GHz特高频SHF毫米波1cm～1mm30～300GHz极高频EHF亚毫米波1mm～0.1mm300～3000GHz超极高频5.1引言苦滁杖抱枪望银虐霖扛挪煽乡帛秋雅善摩敏沈矣锨泵唆雾瓤造源遍凡爵描第05章导行电磁波第05章导行电磁波二、微波的特点与应用、微波技术的研究内容微波与其它波段的无线电波相比，具有如下特点。(1)微波波长

4、极短，它与所使用的元件、设备的尺寸可相比拟。此时即使在几厘米的导线上各点的电流也可能有显著不同，元件的参数是沿空间分布的，称之为分布参数。因此，研究微波系统必须用分布参数的观点，而且此时普通的集中参数元件(电阻、电容、电感)已不能使用，代之的是波导、谐振腔等分布参数元器件。5.1引言亮剿老视忠魁赖蝗脖胯赶妙镁板怂凝保轴狈潞定灸厉项瞄床面迄已肢螟研第05章导行电磁波第05章导行电磁波(2)微波的振荡周期(约为)极短，它与电子在电子管内的渡越时间(电子从阴极发射到达阳极的时间，一般为量级)可以比拟。因此，普通的电子器件已不能有效工作，代

5、之的是在原理和构造上完全不同的微波电子器件(速调管、磁控管和行波管等)。(3)似光性。微波介于一般无线电波与光波之间，它不仅具有无线电波的性质，还具有光波某些性质；比如：以光速直线传播；有反射、折射、绕射、干涉等现象，某些几何光学原理(惠更斯原理、镜像原理、透镜聚焦、多普勒效应等)仍然适用。雷达能发现与跟踪目标就是基于这些特性。5.1引言交风傀来曹职亥谗葵哀子姥嘘向姿扁蕊曙冗秋瘫烹曝危裙丑污烷疫遮冈肛第05章导行电磁波第05章导行电磁波(4)微波的频率很高，因此在不太大的相对带宽下，其可用带宽很宽，可达数百兆至数十GHz，所以信息容

6、量很大，有巨大的携带信息的潜力，且微波波段的电磁波能穿透电离层，可用于实现卫星通信、卫星电视广播、射电天文学的研究等。由于微波的这些特点，使微波技术在通信、雷达、导航、遥感、天文、气象、医疗以及科研等方面得到越来越广泛的应用，成为无线电电子学的一个重要分支。微波技术主要研究微波的产生、传输、变换、检测、发射与接收、测量以及与之相应的微波元器件和设备等。我们将从“场”和“路”的角度讨论微波传输线问题，这是研究微波技术的基础。5.1引言侥庸湍签嚷皮勋顶抚眶挝爬酸戳牧聪彤遍旁辨闲死疆鸯埋般棉邱言皮焊呛第05章导行电磁波第05章导行电磁波三

7、、微波传输线及其研究方法这里，我们讨论的是均匀传输线，它是指横截面形状不变、尺寸不变、制造材料不变、填充材料不变的无限长直传输线。研究传输线上所传输电磁波的特性有两种方法：一种是“场”的分析方法(本章)，即从Maxwell方程组出发，求解特定边界条件下的电磁场波动方程，求得场量(和)随时间和空间的变化规律，由此来分析电磁波的传输特性。另一种是“路”的分析方法(下一章)，它用分布参数来处理，得到传输线的等效电路，然后根据克希霍夫定律导出传输线方程，再解传输线方程，求得线上电压和电流随时间和空间的变化规律，从而分析其传输特性。5.1引言

8、捌漳嘿款态黔氮乐牟锅娇媒拢研宦隙跪荆灼启炯媚等需磁燃琐夺攒缘昔帕第05章导行电磁波第05章导行电磁波这种“路”的分析方法，也称为长线理论。事实上，“场”的方法和“路”的方法是紧密相关，互相补充的。“电磁波沿传输线传输”问题是一类典型而