微波技术基础第10次课.pptVIP

* * 微波集成传输线－分析方法 分析方法有两类：解析方法和数值解法 ———目标，传输线的色散特性、特性阻抗和传播常数。 1、解析方法——准静态法 把主模当成纯TEM分析，通过计算结构的静电容得出结果。包括：保角变换、变分法、有限差分和积分方程。准静态法在低频情况下完全能满足工程设计的需求。 2、数值方法——全波分析法 考虑所有混合模式。积分方程方法，谱域法，以及时域有限差分法（FDTD） 等，有限元法等。 全波分析方法更严格，可精确计算出与频率相关的参数。 微波集成传输线－微带线 介质波导和光波导 当毫米波波段→亚毫米波段→太赫兹波段时 普通的微带线将出现一系列新问题 1）高次模的出现使微带的设计和使用复杂 2）金属波导的单模工作条件限制了其横向尺寸不能超过大约一个波长的范围。 这在厘米波段和毫米波低频段不成问题。但到毫米波高频段，单模波导的尺寸就显得太小，不仅制造工艺困难，而且随着工作频率的提高，功率容量越来越小，壁上损耗越来越大，衰减大到不能容忍的地步。因此，对毫米波段的高端及来说，封闭的金属波导已不再适用。于是，适合于毫米波高频段、亚毫米波的传输线 —— 介质波导等非封闭式的传输线（或称开波导）便应运而生 微波集成传输线－微带线 矩形介质波导 介质镜像波导 隔离介质波导 倒置带状介质波导 圆柱介质波导 光纤 介质波导和光波导 微波集成传输线－微带线 圆柱介质波导 要求 传输的电磁波为表面波，是混合模，Hz≠0和Ez≠0 分析方法与金属园波导一样，采用圆柱坐标系、纵向场法 介质波导和光波导 微波集成传输线－微带线 在不同介质kc中取不同值 在介质柱内 ，Ⅰ区 在介质柱外 ，Ⅱ区 且 （沿r 方向为衰减场） 介质Ⅰ区中，场沿r 呈驻波分布 介质Ⅱ区中，场沿r 为指数衰减 圆柱介质波导内： 和 圆柱介质波导外： 和 介质波导和光波导 微波集成传输线－微带线 通解 第一、二类变形贝塞尔函数 将上述通解应用于讨论的实际情况，则有 （1）圆柱介质内部因中心轴处场应为有限值，故B1＝0； （2）圆柱介质外部因无穷远处场应为0，故A2＝0； （3）圆柱介质圆周方向上，场应为单值，故m为整数。 圆柱介质内部通常取B3＝0的圆极化解（当然也可取cosmφ和sinnφ的线极化解） 介质波导和光波导 微波集成传输线－微带线 圆柱介质内部（Ⅰ区） 圆柱介质外部 （Ⅱ区） 由横－纵场关系，可对应求出圆柱介质内、外横向场分量 边界条件在r＝a 处 E0z1＝E0z2，E0φ1＝E0φ2，H0z1＝H0z2，H0φ1＝H0φ2 介质波导和光波导 微波集成传输线－微带线 最后得圆柱介质波导导模的本征值方程 ，可确定各模式的横向场分布 四个齐次方程有解是系数行列式为零，得本征方程 介质波导和光波导 微波集成传输线－微带线 圆柱介质波导可能存在得四种导模及本征方程 介质波导和光波导 微波集成传输线－微带线 介质波导和光波导 得圆柱介质波导主模HE11得单模工作的频率范围为 主模HE11模，fc＝0。第一高次模为TM01和TE01模 微波集成传输线－微带线 光波导 介质波导工作于光频范围时，通常称其为光波导 →光纤 光纤典型的工作波长是0.75～1.6μm，当波长为1.3μm和1.55μm时，光纤的衰减和色散都较小。目前的光纤技术已能把光纤传输线的损耗降低到0.15dB／km(甚至更低) 光纤的特点： 频带宽、衰减小、重量轻、直经小、传输容量大、必威体育官网网址性好、不受电磁干扰，且价格低→20世纪最卓越的十大科技成就之一→大于20％的通讯市场。 微波集成传输线－微带线 思考题 借助于光纤的场分析和求解方法，试考虑在空气金属矩形波导中纵向插入无线长的介质片，如何分析和求解？ 微波集成传输线－微带线 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 微波技术基础 徐锐敏 教授 电子科技大学电子工程学院 地点：清水河校区科研楼C309 电话 电邮：rmxu@uestc.edu.cn 微波集成传输线 一方面要求不断拓宽频谱范围，向毫米波和亚毫米波波段发展；另一方面随着空间电子技术的发展，对微波设备的小型化、可靠性等提出了新的要求→微波集成电路→电子电路发展趋势（电子电路→集成电路） 微波集成电路首先需解决→微波集成传输线 常见的微波集成传输线如带状线、耦合带状线、微带线、耦合微带线、槽线、共面线和鳍线 。 其它微波传输线简介 微波集成传输线－带状线 带状线是一种三导体TEM波传输线。上下两块导体板是接地板，中间的导体带位于上下板的对称面上，导体带