第6章 电磁波的传输.ppt

目录
6 . 1 传输线概述
6 . 2 导行电磁波的一般传输特性分析
6 . 3 矩形波导中导行电磁波的传输特性
6 . 4 其他导波系统简介
6 . 5 微波传输线
6 . 6 电磁波传输的应用
第六章电磁波的传输
无线传播和有线传输是传递电磁波信息的两种基本形式。前面介绍了电磁波在无界空间的传播和不同平面媒质边界面的反射和折射;下面将介绍电磁波在导波系统的有界空间中的传输。导波系统是引导电磁波传输的传输线或波导,被引导的电磁波称为导行电磁波或导波。波沿导波系统的传播称为传输。导波系统大体分为传输横电波(TE波)和横磁波(TM波)的空管波导和传输横电磁波(TEM波)的实心传输线(双导体或多导体传输线),以及由它
们派生或演化而成的传输准横电磁波(准TEM波)的集成电路传输线等。空管波导采用电磁场的方法进行分析,实心传输线采用等效电路的方法进行分析。
本章采用场、路对比和场、路结合的方法,首先介绍场的分析方法,运用纵向场量法将一般矢量波动方程简化为便于分析的纵向标量波动方程,以矩形波导为典型实例论述了矩形波导中导行波的传输特性;其次介绍路的分析方法,基于基尔霍夫定律,以双导体传输线为典型实例论述了传输波的传输特性。对其他导波系统也做了简要介绍。在此基础上讨论一般电磁波传输的应用。
(规则金属波导)
(a)表示矩形波导、圆形波导、椭圆波导和脊波
导。只能传输横磁波(TM波,沿纵向)或横
电波(TE波,沿纵向),适用于厘米波和毫
半波传输。
传输线概述
●传输线类型
(双导体或多导体传输线)
(b)表示双导线、同轴线、带状线和微带线。主要传输横电磁波(TEM波,沿纵向)和准横电磁波(准TEM波,主波为TEM波,由填充介质使,引起附加的TM波或TE波)。其中同轴线内、外导体构成空管传输线,存在主波TM波和TE波,内导体为实心传输线,还同时存在附加的TEM波。双导线适用于100MHz以下米波及大于米波所有波长的电磁波,同轴线适用于3GHz以下分米波,带状线和微带线适用于分米波和厘米波传输。
(表面波波导)
(c)表示介质波导、介质镜像波导和介质光波导。介质传输线是利用全内反射基于表面波原理制成的表面波传输线。介质波导和介质镜像波导适用于微波(包括毫米波和亚毫米波),介质光波导适用于光波传输。
●传输线随频率的演化过程
双导体传输线
同轴导线
空管波导
介质传输线
要求,以形成U,I 的波动传输;f↑,辐射损耗↑,要求。
一根单线延展为闭合空心导管包围另一根单线,填充绝缘介质:外导体屏蔽随f 增大的辐射损耗和外界干扰,填充介质起缘绝作用。
抽出同轴导线内导体和填充介质:避免内导体高频集肤效应的导体损耗和填充介质的介质损耗;内截面变大,功率容量增加。
避免空管波导频带窄,笨重、工艺加工难和批量成本高的缺点,具有损耗小、加工方便、重量轻、成本低和便于微波集成的优点。
●传输线随集成化的演化过程
航空、航天等空间科学和技术的发展,对微波系统提出了体积小、重量轻、可靠性高、性能优良、一致性好和成本低等要求,促进了微波集成电路的发展。
微波集成电路——
微波技术
半导体器件
集成电路
的结合形成的平面型结构电路
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