第8章-1 双导体传输线同轴线解析.ppt

5. 双线传输线的电磁场分布 双线传输线的电压、电流与电场、磁场之间的关系 * ET、HT为TEM波的横向分量，U为两导线之间（M与N点）的电压 * 8.3 同 轴 线 同轴线的结构与坐标 * 8.3.1 同轴线主模TEM波的性质 1. 同轴线中的场方程 该方程的一般解为: 边界条件 * 同轴线中TEM波的横向场分量为 式中E0是电场的振幅， η是TEM波的波阻抗。 电报方程 * 2. 传输参数 设同轴线内、外导体之间的电压为U(z)，内导体上的轴向电流为I(z)， 则 由特性阻抗的定义可知其特性阻抗ZC为 * 其相移常数β和相速vp分别为 (c =光速) 其波导波长(相波长)为 * 3. 传输功率与衰减 设z=0时，内、外导体之间的电压为U0， * 8.3.2 同轴线中的高次模 对于同轴线内的TE或TM高阶模来说，其截止波数kc所满足的方程都是超越方程，严格求解是很困难的，一般采用近似的方法得到其截止波长的近似表达式。对于TM波， 最低波型为TM01，其截止波长λc(E01)=2(b-a)。  当m≠0、n=1时，对于TE波，其截止波长为 * TE11最低波型为H11， 其截止波长为 在m=0时，TE01模的截止波长为 8.3.3 同轴线尺寸的选择 1. 保证同轴线中单模(TEM)传输 为了保证在同轴线中只传输TEM波，其工作波长与同轴线尺寸的关系应满足 * 实际使用的同轴线的特性阻抗一般取50 ?和75 ?; 50 ?的同轴线兼顾了耐压、功率容量和衰减的需求,属于通用型； 75 ?的同轴线是衰减最小的同轴线，主要用于远距离传输。 几种常见的同轴连接头。 (a) BNC型 （b）TNC 型 (c) SMA型 (d）N型连接头 * END OF THIS CHAPTER * 8.1 均匀传输线理论 8.2 双线传输线的阻抗与状态参量 8.3 同轴线的特性阻抗 第8章 双导体传输线 －TEM波传输系统 返回主目录 * 均匀传输线理论 微波传输线：用以传输微波信息和能量的各种形式的传输系统, 它的作用是引导电磁波沿一定方向传输, 因此又称为导波系统, 其所导引的电磁波被称为导行波。 截面、媒质分布、材料及边界条件均不变的导波系统称为规则导波系统, 又称为均匀传输线。 导行波传播的方向称为纵向, 垂直于导波传播的方向称为横向。无纵向电磁场分量的电磁波称为横电磁波，即TEM波。 传输线本身的不连续性可以构成各种形式的微波无源元器件, 这些元器件和均匀传输线、 有源元器件及天线一起构成微波系统。 * * 导行波波型的分类 1. 横电磁波(TEM波) 此传输模式没有电磁场的纵向场量，即Ez=Hz=0。 2. 横电波(TE波)或磁波(H波) 此波型的特征是Ez=0, Hz≠0，所有的场分量可由纵向磁场分量Hz求出。 3. 横磁波(TM波)或电波(E波) 此波型的特征是Hz=0，Ez≠0，所有的场分量可由纵向电场分量Ez求出。 * 微波传输线大致可以分为三种类型。 第一类是双导体传输线, 由两根或两根以上平行导体构成, 其传输的电磁波是横电磁波（TEM波）或准TEM波, 故又称为TEM波传输线, 主要包括平行双线、同轴线、带状线和微带线等。 双导线随着工作频率的升高，其辐射损耗急剧增加，故双导线仅用于米波和分米波的低频段。 微带线可采用印刷电路制作技术，在微波集成电路中得到广泛利用。 同轴线没有电磁辐射，工作频带很宽。 第二类是均匀填充介质的金属波导管, 因电磁波在管内传播, 故称为波导, 主要包括矩形波导、圆波导、脊形波导和椭圆波导等, 如图 所示，TE/TM模。 * 波导是用金属管制作的传输线，电磁波在管内传播，损耗很小，主要用于3GHz一30GHz的频率范围。 第三类是介质传输线, 因电磁波沿传输线表面传播, 故称为表面波波导, 主要包括介质波导、 镜像线和单根表面波传输线等, 如图 所示，例如光纤。 混合模。 * 介质波导主要用于毫米波到光波波段，光纤就是介质波导。 * 均匀传输线分析: 一种是场分析法, 即从麦克斯韦方程出发, 求出满足边界条件的波动解，分析传输特性; 第二种是等效电路法, 即从传输线方程出发, 求出满足边界条件的电压、 电流波动方程的解, 得出沿线等效电压、电流的表达式, 进而分析传输特性。 前一种方法较为严格, 但数学上比较繁琐, 后一种方法实质是在一定的条件下“化场为路”, 有足够的精度, 数学上较为简便, 因