第5章电磁场与微波技术+课件PPT(黄玉兰).ppt

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1、第5章微波传输线金属波导传输线的一般分析5.1矩形波导5.2圆波导5.3带状线5.5微带线5.6同轴线及其高次模5.4图5.1金属波导传输线5.1金属波导传输线的一般分析5.1.1导波方程及其求解（5.1）（5.2）（5.3）（5.4）图5.2任意截面形状的金属波导（5.6）（5.7）（5.15）（5.16）（5.17）（5.18）（5.22）（5.23）（5.24）（5.25）5.1.2波沿波导传输的一般特性1.波导中传输模的种类Ez=0且Hz=0的传输模称为横电磁模，也称为横电磁波，记作TEM波。(2)Ez=0而Hz≠0的传输模称为横电模或磁模，记为TE模或H模

2、；Ez≠0而Hz=0的传输模称为横磁模或电=模，记为TM模或E模。空心金属管波导只能传输这类模。(3)Ez≠0且Hz≠0的传输模称为混合模，分为EH模和HE模。2.截止波长（5.27）3.波的速度相速度定义为波型的等相位面沿波导纵向移动的速度。公式为（5.28）群速度是指由许多频率组成的波群的速度，或者说是波包的速度。定义为（5.29）4.波导波长（5.31）5.波阻抗（5.32）（5.33）6.功率流（5.34）5.2矩形波导图5.3矩形波导图5.4矩形波导的形成5.2.1矩形波导中的波型及场分量1.TM模(5.44)2.TE模5.2.2矩形波导中波的纵向传输特性

3、1.截止波长或(5.52)(5.54)(5.55)图5.5BJ-100型波导的截止波长分布图2.相速度和相波长3.群速度例5.1用BJ32型波导作馈线，试问：（1）当工作波长为6cm时，波导中能传输哪些模式?（2）为保证单模传输，工作波长范围应为多少?（3）在传输TE10模时，测得相邻两波节点的距离为10.9cm，工作波长λ和波导波长λp为多少？（4）当波导中传输工作波长为10cm的TE10模时，λp、vp及vg为多少？解（1）BJ-32型波导　　　　　　，，由公式既工作波长为6cm时，波导中能传输TE10模、TE20模、TE01模、TE11模和TM11模。（2）

4、为保证单模传输，工作波长范围应为工作波长为cm（4）当波导中传输工作波长为10cm的TE10模时，>光速5.2.3矩形波导中模式的场结构图图5.6TE10模的电场分布图5.7TE10模的磁场分布图5.8TE10模的电磁场分布（a）TE20模的电磁场分布）TE01模的电磁场分布图5.9TE20模和TE01模的电磁场分布（a）TE11模的电磁场分布（b）TM11模的电磁场分布图5.10TE11模和TM11模的电磁场分布5.2.4矩形波导的管壁电流图5.11矩形波导TE10模的管壁电流分布图（a）测量缝（b）辐射缝图5.12矩形波导TE10模开缝位置图5.2.5矩形波导尺

5、寸的设计考保证矩形波导单模传输的条件为（5.69）图5.13脊波导5.3圆波导图5.14圆波导5.3.1圆波导中的波型及场分量1.TM模（5.78）、图5.15和的变化曲线波型值值波型值值TM01TM11TM21TM022.4053.8325.1355.5202.62R1.64R1.22R1.14RTM12TM22TM03TM137.0168.4178.65010.1730.90R0.75R0.72R0.62R表5.1TM波型的截止波长2.TE模波型值值波型值值TE11TE21TE01TE311.8413.0543.8324.2013.41R2.06R1.64R1.

6、50RTE12TE22TE02TE135.3326.7057.0168.5361.18R0.94R0.90R0.74R表5.2TE波型的截止波长3.圆波导中的波型及截止波长图5.16圆波导中波型的截止波长分布图5.3.2圆波导中的三个主要波型及其应用1.TE11模图5.17圆波导TE11模的场结构图图5.18矩形波导TE10模与圆波导TE11模的波型转换器。2.TM01模图5.20圆波导TM01模的场结构3.TE01模图5.21圆波导TE01模的场结构5.4同轴线及其高次模5.4.1同轴线的主模TEM模图5.22同轴线图5.23同轴线中TEM模的电磁场分布5.4.3

7、同轴线的尺寸选择由式（5.96）可以得到工作波长与同轴线尺寸的关系为２.获得最小的导体损耗衰减３.获得最大的功率容量5.5带状线图5.24带状线的结构及主模场结构5.5.1特性竹抗1.宽导体带情况W/(b-t)>0.35（5.97）图5.25带状线的分布电容（5.98）2.窄导体带情况W/(b-t)<0.35（5.99）图5.26矩形和圆形芯线之间的等效5.5.2带状线的损耗和衰减总的衰减常数为（5.100）（5.101）（5.102）5.5.3带状线的尺寸选择１.芯线宽度Ｗ（5.103）２.接地板间距b（5.104）5.6微带线图5.27微带线及其场结构5.