帶狀線(xiàn)和微帶線(xiàn).ppt

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1、帶狀線(xiàn)和微帶線(xiàn)安徽大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院廖同慶08:55:25矩形波導(dǎo)(rectangularwave)截面為矩形,最早使用的導(dǎo)行系統(tǒng)之一，現(xiàn)在也甚為廣泛地應(yīng)用。[高功率系統(tǒng)、毫米波系統(tǒng)、精密測(cè)試系統(tǒng)]ba矩形波導(dǎo)TM波（E波）邊界條件baxyz理想導(dǎo)體表面，電“立”③利用矩形理想導(dǎo)體邊界條件確定系數(shù)3.TM波（E波）[6]物理意義：Z向無(wú)限長(zhǎng)的理想波導(dǎo)中，沿此方向的場(chǎng)有的行波特征。在z＝常數(shù)的橫截面內(nèi)，導(dǎo)波場(chǎng)有駐波分布特征。各場(chǎng)分量的幅度系數(shù)D取決于激勵(lì)的強(qiáng)度。任意一對(duì)m，n的值對(duì)應(yīng)一個(gè)基本波函數(shù)，為一本征解，所以這些波函數(shù)的組合也應(yīng)是方程（48）的解，故方程的一般解

2、為（56）2.TE10模的場(chǎng)結(jié)構(gòu)（2）abxyabzyzx電場(chǎng)只有Ey分量，不隨y而變化，隨x正弦變化z（60）2.TE10模的場(chǎng)結(jié)構(gòu)（3）zxyabzx磁場(chǎng)是xz面內(nèi)的閉合橢圓曲線(xiàn)，Hx隨x正弦變化，Hz隨z余弦變化，且Hx和Hz在a邊上有半個(gè)駐波分布。圓波導(dǎo)圓波導(dǎo)是空心的金屬管處理圓波導(dǎo)采用圓柱坐標(biāo)系比較方便我們?nèi)匀徊捎镁匦尾▽?dǎo)的思路并從（24）式開(kāi)始只不過(guò)（69）（24）Jm(p)=0的根pmnJm’(p)=0的根p’mnMn=1n=2n=3n=4n=5Mn=1n=2n=3n=402.415.528.6511.815.003.837.0210.213.313.83

3、7.0210.213.316.411.845.338.5411.725.148.4211.614.817.923.056.719.9713.236.389.7613.016.219.434.208.0211.414.647.5911.114.445.329.2812.7圓波導(dǎo)中的TM波得（1）有限值條件：波導(dǎo)中任何地方的場(chǎng)為有限值（2）單值條件：波導(dǎo)中任何地方的場(chǎng)必須單值（周期邊界）得有n＝0，1，2，…③利用邊界條件確定系數(shù)為Jn（u）的第i個(gè)零點(diǎn)得必為Jn（u）的零點(diǎn)（3）邊界條件：理想導(dǎo)體壁，在r＝a處TM波縱向電場(chǎng)Ez(r,φ,z)的通解為其中,umn是m階貝

4、塞爾函數(shù)Jm(x)的第n個(gè)根且kcTMmn=umn/a,于是可求得其它場(chǎng)分量:TM波的通解:這種表示形式是考慮到圓波導(dǎo)的軸對(duì)稱(chēng)性,因此場(chǎng)的極化方向具有不確定性,使導(dǎo)行波的場(chǎng)分布在φ方向存在cosmφ和sinmφ兩種可能的分布,它們獨(dú)立存在,相互正交,截止波長(zhǎng)相同,構(gòu)成同一導(dǎo)行模的極化簡(jiǎn)并模。同軸線(xiàn)同軸線(xiàn)是一種典型的雙導(dǎo)體傳輸系統(tǒng),它由內(nèi)、外同軸的兩導(dǎo)體柱構(gòu)成,中間為支撐介質(zhì)。φ＝0φ2a2brz同軸線(xiàn)中的主?！猅EM模如圖采用圓柱坐標(biāo)系。φ＝0φ2a2brzV＝0V＝V0又因?yàn)?，因此得到位函?shù)在橫平面內(nèi)滿(mǎn)足拉普拉斯方程：邊界條件為：應(yīng)用分離變量法：且的通解為單值條

5、件：波導(dǎo)中任何地方的場(chǎng)必須單值（周期邊界）n＝0，1，2，…不隨Ф變化，所以位函數(shù)Ф（r，Ф）也不隨Ф變化，故n必須為零，則F（Ф)=A。因此電場(chǎng)為：磁場(chǎng)為：同軸線(xiàn)TEM導(dǎo)模場(chǎng)結(jié)構(gòu)EH傳輸特性相速度與波導(dǎo)波長(zhǎng)TEM：相速度波導(dǎo)波長(zhǎng)工作波長(zhǎng)截止波長(zhǎng)波導(dǎo)波長(zhǎng)特性阻抗擊穿電壓同軸線(xiàn)中的高次模同軸線(xiàn)中的TM波邊界條件：理想導(dǎo)體壁，在r＝a，b處n＝1，2，…同軸線(xiàn)中的TE波邊界條件：理想導(dǎo)體壁，在r＝a，b處n＝1，2，…同軸線(xiàn)尺寸的確定首要條件是保證同軸線(xiàn)只傳輸TEM模。由上述分析可知，同軸線(xiàn)中的最低次波導(dǎo)模式是TE11。式中λmin是最小工作波長(zhǎng)。（固定b不變）（固定b不變

6、）折中考慮微波集成傳輸線(xiàn)規(guī)則金屬波導(dǎo)傳輸系統(tǒng)具有損耗小、結(jié)構(gòu)牢固、功率容量高及電磁波限定在導(dǎo)管內(nèi)等優(yōu)點(diǎn),其缺點(diǎn)是比較笨重、高頻下批量成本高、頻帶較窄等。隨著航空、航天事業(yè)發(fā)展的需要,對(duì)微波設(shè)備提出了體積要小、重量要輕、可靠性要高、性能要優(yōu)越、一致性要好、成本要低等要求,這就促成了微波技術(shù)與半導(dǎo)體器件及集成電路的結(jié)合,產(chǎn)生了微波集成電路。基本要求對(duì)微波集成傳輸元件的基本要求之一就是它必須具有平面型結(jié)構(gòu),這樣可以通過(guò)調(diào)整單一平面尺寸來(lái)控制其傳輸特性,從而實(shí)現(xiàn)微波電路的集成化。歸納起來(lái)可以分為四大類(lèi)：①準(zhǔn)TEM波傳輸線(xiàn),主要包括微帶傳輸線(xiàn)和共面波導(dǎo)等;②非TEM波傳輸線(xiàn),

7、主要包括槽線(xiàn)、鰭線(xiàn)等;③開(kāi)放式介質(zhì)波導(dǎo)傳輸線(xiàn),主要包括介質(zhì)波導(dǎo)、鏡像波導(dǎo)④半開(kāi)放式介質(zhì)波導(dǎo),主要包括H形波導(dǎo)、G形波導(dǎo)等。微帶傳輸線(xiàn)微帶傳輸線(xiàn)的基本結(jié)構(gòu)有兩種形式:帶狀線(xiàn)和微帶線(xiàn)。帶狀線(xiàn)是由同軸線(xiàn)演化而來(lái)的,即將同軸線(xiàn)的外導(dǎo)體對(duì)半分開(kāi)后,再將兩半外導(dǎo)體向左右展平,并將內(nèi)導(dǎo)體制成扁平帶線(xiàn)。顯然,帶狀線(xiàn)仍可理解為與同軸線(xiàn)一樣的對(duì)稱(chēng)雙導(dǎo)體傳輸線(xiàn),主要傳輸?shù)氖荰EM波。微帶線(xiàn)微帶線(xiàn)是由沉積在介質(zhì)基片上的金屬導(dǎo)體帶和接地板構(gòu)成的一個(gè)特殊傳輸系統(tǒng),它可以看成由雙導(dǎo)體傳輸線(xiàn)演化而來(lái),即將無(wú)限薄的導(dǎo)體板垂直插入雙導(dǎo)體中間,因?yàn)閷?dǎo)體板和所有電力線(xiàn)