微波技术与天线课件2012——1解读.ppt

　　2. 矩形波导的传输特性 1) 截止波数、截止频率和截止波长 定义：导行系统中某导模无衰减所能传播的最大波长为截止波长(cut0ff wavelength)，用 表示；导行系统中某导模无衰减所能传播的最大波长为截止波长(cut0ff wavelength)，用 表示由式 (其中 )可知，当频率很低时， , 为虚数，则相应的导模不能传播；当频率很高时， ， 为实数，则相应的导模可以传播；在某频率 时， , 相应的导模被截止。由此得到矩形波导TEmn和TMmn模截止频率为 相应的截止波长为： 　　其中, λ=2π/k，为工作波长。 此时, 相移常数为 (2- 2- 18) (2- 2- 16) (2- 2- 17) 导模的传输条件 某导模在波导中能够传输条件是该导模的截止波长 大于工作波长 或者截止频率 小于工作频率 ,即 或 。 2. 模式简并现象 导行系统中不同导模的截止波长相同的现象称为模式简并现象。相同波型指数m和n的TEmn 和TMmn模的截止波长相同，故除TEm0 和TM0n外，矩形波导的导模具有双重简并。 3. 主模TE10模 导行系统中截止波长最长 (或者截止频率 最低)的导模称为导行系统的主模(dominant mode),或称基模。其他模则称为高次模(higher-order modes) 由以上的分析可得到如下重要结论： 的矩形波导的主模是TE10模，传输单一模式(通常是传输主模)的波导称为单模波导。矩形波导实用时几乎都是以主模TE10模工作。 图 2 -3 波导各模式截止波长分布图 3. 主模式TE10模 TE10模的传播特性参数 截止波数和截止波长 波导波长 截止频率 相移常数 相速 群速 波阻抗 场结构和表面电流分布 传输功率  1. 圆波导中的场 与矩形波导一样, 圆波导也只能传输TE和TM波型。设圆形波导外导体内径为a, 并建立如图 2-6 所示的圆柱坐标。横-纵向场关系式为： 边界条件为： 图2-6 圆波导及其坐标系 圆波导 可以表示为 的形式 TM波 TE波 式中后一种表示形式是考虑到圆波导的轴对称性, 因此场的极化方向具有不确定性, 使导行波的场分布在φ方向存在cosm φ和sinm φ两种可能的分布, 它们独立存在, 相互正交, 截止波长相同, 构成同一导行模的极化简并模。 故TM波 TM波的边界条件为 Values of for TM modes of a circular waveguide 圆波导的TM波的场为 TE波的边界条件为 圆波导的TE波的场为 圆波导的传播特性 图 3 – 2 带状线的演化过程及结构 图 3 – 3 微带线的演化过程及结构 　 1. 带状线 带状线又称三板线, 它由两块相距为b的接地板与中间宽度为W、厚度为t的矩形截面导体构成, 接地板之间填充均匀介质或空气, 如图 3 - 2（c）所示。 由前面分析可知, 由于带状线由同轴线演化而来, 因此与同轴线具有相似的特性, 这主要体现在其传输主模也为TEM, 也存在高次TE和TM模。带状线的传输特性参量主要有: 特性阻抗Z0、衰减常数α、相速vp和波导波长λg。 1) 特性阻抗Z0由于带状线上的传输主模为TEM模, 在这里给出了一组比较实用的公式, 这组公式分为导带厚度为零和导带厚度不为零两种情况。 (1) 导带厚度为零时的特性阻抗计算公式 式中, We是中心导带的有效宽度, 由下式给出: 　　2) 带状线的衰减常数α 带状线的损耗包括由中心导带和接地板导体引起的导体损耗、两接地板间填充的介质损耗及辐射损耗。 由于带状线接地板通常比中心导带大得多, 因此带状线的辐射损耗可忽略不计。所以带状线的衰减主要由导体损耗和介质损耗引起, 即  式中, α为带状线总的衰减常数；αc为导体衰减常数； αd为介质衰减常数。 导体衰减通常由以下公式给出（单位Np/m）: 其中: 而 为导体的表面电阻 3） 相速、相位常数、波导波长