1、 微波及其特點(diǎn) 微波是電磁波譜中介于超短波于紅外線之間的波段，它屬于無(wú)線電波中波長(zhǎng)最短的波段，其頻率范圍從300MHz（波長(zhǎng)1m）至3000GHz（波長(zhǎng)0.1mm）微波的特點(diǎn)（1）似光性微波具有類似光一樣的特性，主要表現(xiàn)在反射性、直線傳播性及集束性等幾個(gè)方面 （2）穿透性。主要表現(xiàn)在云、霧、雪等對(duì)微波傳播的影響較小。 （3）寬頻帶特性微波具有較寬的頻帶特性，其攜帶信息的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)中短波及超長(zhǎng)波。 （4）熱效應(yīng)特性當(dāng)微波電磁能量傳送到有耗物體的內(nèi)部時(shí)，就會(huì)使物體的分子互相碰撞、摩擦，從而使物體發(fā)熱，這就是微波的熱效應(yīng)特性。 （5）散射特性當(dāng)電磁波入射到物體上時(shí)，會(huì)在除入射方向外的其它方向上產(chǎn)生

2、散射。 （6）抗低頻干擾特性地球周圍充斥著各種各樣的噪聲和干擾。這些噪聲一般在中低頻區(qū)域，與微波波段的頻率成分差別較大，它們?cè)谖⒉V波器的阻隔下，基本不能影響微波通信的正常進(jìn)行。第一章 傳輸線理論二、均勻傳輸線方程的解二、均勻傳輸線方程的解 將式(1-3)兩邊對(duì)z再求一次微分，并令，可得 (1-4) d U zdzU zd I zdzI z22222200 通解為 U zA eA eI zZA eA ezzzz120121 式中， ZRj LGj C00000Rj LGj Cj0000(1-5）第一章 傳輸線理論 1-2 傳輸線的特性參量傳輸線的特性參量 傳輸線的特性參量主要包括：傳播常數(shù)、特

3、性阻抗、相速和相波長(zhǎng)、輸入阻抗、反射系數(shù)、駐波比(行波系數(shù))和傳輸功率等。 一、傳播常數(shù)一、傳播常數(shù) 傳播常數(shù) 一般為復(fù)數(shù)，可表示為 Rj LGj Cj0000對(duì)于低耗傳輸線有(無(wú)耗傳輸線 RG0000, )RCLGLCcd00000022L C00無(wú)耗000 L C第一章 傳輸線理論二、特性阻抗二、特性阻抗 傳輸線的特性阻抗定義為傳輸線上入射波電壓Ui (z)與入射波電流Ii (z)之比，或反射波電壓Ur (z)與反射波電流Ir (z)之比的負(fù)值，即 ZU zI zUzIzRj LGj Ciirr00000 對(duì)于無(wú)耗傳輸線( )，則RG0000, ZLC000對(duì)于微波傳輸線 ,也符合。在無(wú)耗

4、或低耗情況下，傳輸線的特性阻抗為一實(shí)數(shù)，它僅決定于分布參數(shù)L0和C0，與頻率無(wú)關(guān)。 第一章 傳輸線理論三、相速和相波長(zhǎng)三、相速和相波長(zhǎng)相速是指波的等相位面移動(dòng)速度。 入射波的相速為vdzdtp對(duì)于微波傳輸線vL Cp100所謂相波長(zhǎng)定義為波在一個(gè)周期T內(nèi)等相位面沿傳輸線移動(dòng)的距離。即 pppv Tvff2第一章 傳輸線理論 四、輸入阻抗四、輸入阻抗 傳輸線終端接負(fù)載阻抗ZL時(shí)，距離終端z處向負(fù)載方向看去的輸入阻抗定義為該處的電壓U (z)與電流I (z)之比，即 ZzU zI zin均勻無(wú)耗傳輸線 ZzUzjI ZzjUzZIzZZjZzZjZzinLL220202000cos sin sin

5、 cos tgtg傳輸線的輸入阻抗 第一章 傳輸線理論 對(duì)給定的傳輸線和負(fù)載阻抗，線上各點(diǎn)的輸入阻抗隨至終端的距離l的不同而作周期(周期為)變化，且在一些特殊點(diǎn)上，有如下簡(jiǎn)單阻抗關(guān)系： ZlZlnnZlZZlnninLinL 201221401202, , , , ,1.傳輸線上距負(fù)載為半波長(zhǎng)整數(shù)倍的各點(diǎn)的輸入阻抗等于負(fù)載阻抗；2.距負(fù)載為四分之一波長(zhǎng)奇數(shù)倍的各點(diǎn)的輸入阻抗等于特性阻抗的平方與負(fù)載阻抗的比值，3.當(dāng)Z0為實(shí)數(shù)，ZL為復(fù)數(shù)負(fù)載時(shí)，四分之一波長(zhǎng)的傳輸線具有變換阻抗性質(zhì)的作用。 在許多情況下，例如并聯(lián)電路的阻抗計(jì)算，采用導(dǎo)納比較方便 YzZzYYjYzYjYzininLL1000tg

6、tg 第一章 傳輸線理論 五、反射系數(shù)五、反射系數(shù) 距終端z處的反射波電壓Ur(z)與入射波電壓Ui(z)之比定義為該處的電壓反射系數(shù)u(z)，即 urijzjzjzzUzU zA eA eAAe21212 電流反射系數(shù) irijzuzIzI zAAez 212 終端反射系數(shù) LjLjAAAAeeL212121傳輸線上任一點(diǎn)反射系數(shù)與終端反射系數(shù)的關(guān)系 zeeeLjzLjzLjL22 第一章 傳輸線理論輸入阻抗與反射系數(shù)間的關(guān)系 ZzU zI zU zzI zzZzzinii11110負(fù)載阻抗與終端反射系數(shù)的關(guān)系 ZZLLL011上述兩式又可寫成 zZzZZzZinin00LLLZZZZ00第

7、一章 傳輸線理論 六、駐波比和行波系數(shù)六、駐波比和行波系數(shù) 電壓（或電流）駐波比定義為傳輸線上電壓（或電流）的最大值與最小值之比，即 UUIImaxminmaxmin 當(dāng)傳輸線上入射波與反射波同相迭加時(shí)，合成波出現(xiàn)最大值；而反相迭加時(shí)出現(xiàn)最小值 UUUUUUUUiriirimaxmin11駐波比與反射系數(shù)的關(guān)系式為 UUmaxmin1111 行波系數(shù)K定義為傳輸線上電壓（或電流）的最小值與最大值之比，故行波系數(shù)與駐波比互為倒數(shù) KUUIIminmaxminmax111第一章 傳輸線理論 傳輸線上反射波的大小，可用反射系數(shù)的模、駐波比和行波系數(shù)三個(gè)參量來(lái)描述。 反射系數(shù)模的變化范圍為駐波比的變化

8、范圍為 011 行波系數(shù)的變化范圍為 01K傳輸線的工作狀態(tài)一般分為三種： (1)行波狀態(tài) 011, K(2)行駐波狀態(tài) 011 01K(3)駐波狀態(tài) 10, K第一章 傳輸線理論1-3 均勻無(wú)耗傳輸線的狀態(tài)分析均勻無(wú)耗傳輸線的狀態(tài)分析 對(duì)于均勻無(wú)耗傳輸線，其工作狀態(tài)分為三種：(1)行波狀態(tài)；(2)駐波狀態(tài)；(3)行駐波狀態(tài) 一、行波狀態(tài)一、行波狀態(tài)(無(wú)反射情況無(wú)反射情況)u z tu z tAtzi z ti z tAZtzii,cos,cos110 由此可得行波狀態(tài)下的分布規(guī)律： (1) 線上電壓和電流的振幅恒定不變 (2) 電壓行波與電流行波同相，它們的相位是位置z和時(shí)間t的函數(shù) (3)

9、 線上的輸入阻抗處處相等，且均等于特性阻抗 第一章 傳輸線理論 二、駐波狀態(tài)二、駐波狀態(tài)(全反射情況全反射情況) 當(dāng)傳輸線終端短路、開路或接純電抗負(fù)載時(shí)，終端的入射波將被全反射，沿線入射波與反射波迭加形成駐波分布。駐波狀態(tài)意味著入射波功率一點(diǎn)也沒有被負(fù)載吸阿收，即負(fù)載與傳輸線完全失配。 1. 終端短路終端短路 UAAUUUUirir212222200 IZAAIIZUUUZIIIiririiir2012220222022201122復(fù)數(shù)表達(dá)式為 U zU eU eU eej Uzij zrj zij zj zi22222 sin I zI eI eI eeIzij zrj zij zj zi2

10、2222 cos即：u z tUzti z tIztii,sincos,coscos2222222 第一章 傳輸線理論短路時(shí)的駐波狀態(tài)分布規(guī)律： (1)瞬時(shí)電壓或電流在傳輸線的某個(gè)固定位置上隨時(shí)間t作正弦或余弦變化，而在某一時(shí)刻隨位置z也作正弦或余弦變化，但瞬時(shí)電壓和電流的時(shí)間相位差和空間相位差均為，這表明傳輸線上沒有功率傳輸。 znn21201, , (2)當(dāng)時(shí)，電壓振幅恒為最大值，即 這些點(diǎn)稱之為電壓的波腹點(diǎn)和電流的波節(jié)點(diǎn)； 而電流振幅恒為零， UUimax 22znn201, , 電流振幅恒為最大值，而電壓振幅恒為零，這些點(diǎn)稱之為電流的波腹點(diǎn)和電壓的波節(jié)點(diǎn)。 當(dāng)時(shí)，(3)傳輸線終端短路時(shí)

11、，輸入阻抗為 ZzjZzjZzjXinin002tg tg沿線電壓電流的瞬時(shí)分布和振幅分布，如上圖 第一章 傳輸線理論 2. 終端開路終端開路 由于負(fù)載阻抗 ZL 因而終端電流I20 IZAAIIIIirir0100122222 UAAUUUUUiriir021222222沿線電壓、電流的復(fù)數(shù)表達(dá)式為u z tUzti z tIztii,coscos,sincos2222222 傳輸線終端開路時(shí)，輸入阻抗為 ZzjZzin 0ctg 傳輸線終端開路時(shí)電壓、電流及阻抗的分布 第一章 傳輸線理論 3. 終端接純電抗負(fù)載終端接純電抗負(fù)載 均勻無(wú)耗傳輸線終端接純電抗負(fù)載時(shí)，沿線呈駐波分布。 終端電壓反

12、射系數(shù)為L(zhǎng)LLLLLjZZZZjXZjXZeL0000L1LLLX ZXZarctg20202 此電抗也可用一段特性阻抗為Z0、長(zhǎng)度為l0 的短路線等效，長(zhǎng)度l0可由下式確定 (1) 負(fù)載為純感抗XZllXZLL000022tgarctg(2) 負(fù)載為純?nèi)菘?lXZL002arctg因此，長(zhǎng)度為l終端接電抗性負(fù)載的傳輸線，沿線電壓、電流及阻抗的變化規(guī)律與長(zhǎng)度為(l+l0)的短路線上對(duì)應(yīng)段的變化規(guī)律完全一致，距終端最近的電壓波節(jié)點(diǎn)在 范圍內(nèi)。04z純感抗純?nèi)菘?4 z第一章 傳輸線理論 (a)感性負(fù)載 (b)容性負(fù)載終端接純電抗負(fù)載時(shí)沿線電壓、電流及阻抗的分布 綜上所述，均勻無(wú)耗傳輸線終端無(wú)論是

13、短路、開路還是接純電抗負(fù)載，終端均產(chǎn)生全反射，沿線電壓電流呈駐波分布，其特點(diǎn)為： (i) 駐波波腹值為入射波的兩倍，波節(jié)值等于零。短路線終端為電壓波節(jié)、電流波腹；開路線終端為電壓波腹、電流波節(jié)；接純電抗負(fù)載時(shí)，終端既非波腹也非波節(jié)。 (ii) 沿線同一位置的電壓電流之間相位差，所以駐波狀態(tài)只有能量的存貯并無(wú)能量的傳輸。第一章 傳輸線理論 三、行駐波狀態(tài)三、行駐波狀態(tài)(部分反射情況部分反射情況) 當(dāng)均勻無(wú)耗傳輸線終端接一般復(fù)阻抗 ZRjXLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLjZZZZRjXZRjXZRZXRZXjX ZRZXjeL000020220220022122 式中終端反射系數(shù)的模和相

14、角分別為L(zhǎng)LLLLRZXRZX022022LLLLX ZRXZarctg202202傳輸線工作在行駐波狀態(tài)。行波與駐波的 相對(duì)大小決定于負(fù)載與傳輸線的失配程度。 第一章 傳輸線理論 1. 沿線電壓、電流分布沿線電壓、電流分布 U zUzzI zIzziLLLiLLL2222122122cos cos 沿線電壓電流振幅分布具有如下特點(diǎn)： (1) 沿線電壓電流呈非正弦周期分布； (2) 當(dāng) 時(shí)，即 22012 znnL , , ,znL 42在線上這些點(diǎn)處，電壓振幅為最大值(波腹)，電流振幅為最小值(波節(jié))，即UUIIiLiLmaxmin2211 (3) 當(dāng) 時(shí)，即221012 znnL , ,

15、,znL 4214在線上這些點(diǎn)處，電壓振幅為最小值(波節(jié))，電流振幅為最大值(波腹)，即UUIIiLiLminmax2211 第一章 傳輸線理論 (4)電壓或電流的波腹點(diǎn)與波節(jié)點(diǎn)相距 。4(5) 當(dāng)負(fù)載為純電阻RL，且RLZ0時(shí)，第一個(gè)電壓波腹點(diǎn)在終端。 當(dāng)負(fù)載為純電阻RL，且RLZ0時(shí)，第一個(gè)電壓波腹點(diǎn)的位置為 當(dāng)負(fù)載為感性阻抗時(shí)，第一個(gè)電壓波腹點(diǎn)在 范圍內(nèi)。 04z 當(dāng)負(fù)載為容性阻抗時(shí)，第一個(gè)電壓波腹點(diǎn)在 范圍內(nèi)。42z行駐波條件下沿線電壓電流及阻抗幅分布如右圖 第一章 傳輸線理論 2. 沿線阻抗分布沿線阻抗分布線上任一點(diǎn)處的輸入阻抗為 ZzZZjZzZjZzRzjXzinLLinin00

16、0tgtg 它具有如下特點(diǎn)： (1) 阻抗的數(shù)值周期性變化，在電壓的波腹點(diǎn)和波節(jié)點(diǎn)，阻抗分別為最大值和最小值 (波腹) (波節(jié)) RinRinUIZZmaxmin0011UIZZminmax0011 (2) 每隔 ，阻抗性質(zhì)變換一次；每隔 ，阻抗值重復(fù)一次。42 zjclcleZZZZz2反射系數(shù) 000ljclceZZZZ式中 vuirjzjjjzzjzzeez0002sin02cos0002所以第一章第一章 傳輸線理論傳輸線理論第一章第一章 傳輸線理論傳輸線理論 1-3 史密斯史密斯圓圖及其應(yīng)用圓圖及其應(yīng)用 極坐標(biāo)圓圖，又稱為史密斯(Smith)圓圖。應(yīng)用最廣，這里先介紹Smith圓圖的構(gòu)

17、造和應(yīng)用。 一、阻抗圓圖一、阻抗圓圖 阻抗圓圖是由等反射系數(shù)圓和等阻抗圓組成 1. 等反射系數(shù)圓等反射系數(shù)圓距離終端z處的反射系數(shù)為 zejjjuvcossin222uv arctgvu 上式表明，反射系數(shù)在 復(fù)平面上等的軌跡是以坐標(biāo)原點(diǎn)為圓心、 為半徑的圓，這個(gè)圓稱為等反射系數(shù)圓。由于反射系數(shù)的模與駐波比是一一對(duì)應(yīng)的，故又稱為等駐波比圓。 z 0第一章第一章 傳輸線理論傳輸線理論 若已知終端反射系數(shù) ，則距終端z處的反射系數(shù)為L(zhǎng)LjeL zeejLjzL2 線上移動(dòng)的距離與轉(zhuǎn)動(dòng)的角度之間的關(guān)系為24zz等反射系數(shù)圓 第一章第一章 傳輸線理論傳輸線理論由此可見，線上移動(dòng)長(zhǎng)度 時(shí)，對(duì)應(yīng)反射系數(shù)矢

18、量轉(zhuǎn)動(dòng)一周。一般轉(zhuǎn)動(dòng)的角度用波長(zhǎng)數(shù)(或電長(zhǎng)度) 表示，且標(biāo)度波長(zhǎng)數(shù)的零點(diǎn)位置通常選在 處。為了使用方便，有的圓圖上標(biāo)有兩個(gè)方向的波長(zhǎng)數(shù)數(shù)值，如圖所示。向負(fù)載方向移動(dòng)讀里圈讀數(shù)，向波源方向移動(dòng)讀外圈讀數(shù)。 2z相角相等的反射系數(shù)的軌跡是單位圓內(nèi)的徑向線。 的徑向線為各種不同負(fù)載阻抗情況下電壓波腹點(diǎn)反射系數(shù)的軌跡； 的徑向線為各種不同負(fù)載阻抗情況下電壓波節(jié)點(diǎn)反射系數(shù)的軌跡。 0等反射系數(shù)圓的波長(zhǎng)數(shù)標(biāo)度第一章第一章 傳輸線理論傳輸線理論等反射系數(shù)圓 電阻圓與電抗圓第一章第一章 傳輸線理論傳輸線理論 111inincinjXRZZZ 2jxrZXjZRZZzcincincin歸一化阻抗 3ijr 41

19、1irirjjjxr zZXjR第一章第一章 傳輸線理論傳輸線理論2. 等阻抗圓等阻抗圓 222222121111irririririrjjjzZXjR222211irirR2212iriX 稱為歸一化電阻， 稱為歸一化電抗。 RX由以上得:222) 1(11RRRir222111XXir第一章第一章 傳輸線理論傳輸線理論將等電阻圓和等電抗圓繪制在同一張圖上，即得到阻抗圓圖 等電阻圓 等電抗圓 模式分布模式分布 矩形波導(dǎo)中矩形波導(dǎo)中TETEmnmn模和模和TMTMmnmn模的截止波數(shù)均為模的截止波數(shù)均為: : 它們的截止波長(zhǎng)為：它們的截止波長(zhǎng)為： 此式表明，同一波導(dǎo)（此式表明，同一波導(dǎo)（a a

20、、b b一定），不同一定），不同模式模式（m m、n n 不同）其截止不同）其截止波長(zhǎng)波長(zhǎng)可能不同。可能不同。 22cmnmnkab 2222/cmncmnkm an b 2.4 矩形波導(dǎo)模式分布方程的特解頻率 在在a a、b b一定的時(shí)候，計(jì)算出各模式的一定的時(shí)候，計(jì)算出各模式的cmncmn值，在同一坐值，在同一坐標(biāo)軸上標(biāo)出，這種各模式截止波長(zhǎng)的分布稱為標(biāo)軸上標(biāo)出，這種各模式截止波長(zhǎng)的分布稱為模式分布模式分布。以以BJ-100BJ-100矩形波導(dǎo)矩形波導(dǎo)a ab=2.286b=2.2861.0161.0162 2為例，其前數(shù)為例，其前數(shù)個(gè)模的個(gè)模的cc值可表示為：值可表示為： 2.4 矩形波

21、導(dǎo)模式分布主模區(qū)高次模選擇波導(dǎo)的尺寸和工作頻率實(shí)現(xiàn)單模傳輸 簡(jiǎn)并簡(jiǎn)并 定義：定義：不同物理狀態(tài)不同物理狀態(tài)而具有而具有相同參量相同參量的現(xiàn)象稱為的現(xiàn)象稱為簡(jiǎn)并簡(jiǎn)并。 簡(jiǎn)并模式：簡(jiǎn)并模式：截止波長(zhǎng)相同的不同模式截止波長(zhǎng)相同的不同模式。 矩形波導(dǎo)中的矩形波導(dǎo)中的電磁簡(jiǎn)并電磁簡(jiǎn)并：除：除TETEm0m0模和模和TETE0n0n模之外（模之外（即即m m和和n n都不為零都不為零），）， m m和和n n相同的相同的TETE模與模與TMTM模都是簡(jiǎn)并的。模都是簡(jiǎn)并的。 矩形波導(dǎo)中的矩形波導(dǎo)中的磁波簡(jiǎn)并磁波簡(jiǎn)并：TETEm0m0模和模和TETE0n0n模中，當(dāng)模中，當(dāng)a=ba=b時(shí)，出時(shí)，出現(xiàn)的現(xiàn)的TE

22、TE1010模與模與TETE0101模簡(jiǎn)并。模簡(jiǎn)并。a=2ba=2b時(shí)，出現(xiàn)的時(shí)，出現(xiàn)的TETE2020模與模與TETE0101模模簡(jiǎn)并。簡(jiǎn)并。 簡(jiǎn)并模的特點(diǎn)：簡(jiǎn)并模具有相同的傳播常數(shù)，彼此簡(jiǎn)并模的特點(diǎn)：簡(jiǎn)并模具有相同的傳播常數(shù)，彼此不不 直接正交直接正交 ；簡(jiǎn)并模相互之間容易產(chǎn)生能量交換，造成；簡(jiǎn)并模相互之間容易產(chǎn)生能量交換，造成 額外損失和干擾。額外損失和干擾。2.4 矩形波導(dǎo)模式分布TM模的下標(biāo)都不能為零傳輸或諧振特性 電波簡(jiǎn)并？ 小結(jié)小結(jié) 模式指數(shù)中的模式指數(shù)中的m m代表場(chǎng)沿波導(dǎo)代表場(chǎng)沿波導(dǎo)寬邊寬邊a a變化變化的正弦或余弦的正弦或余弦半半 駐波數(shù)目駐波數(shù)目； n n代表場(chǎng)沿波導(dǎo)在代

23、表場(chǎng)沿波導(dǎo)在窄邊窄邊b b變化的半駐波數(shù)變化的半駐波數(shù)。有了上面的結(jié)論，現(xiàn)在我們來(lái)研究有了上面的結(jié)論，現(xiàn)在我們來(lái)研究TETEm0m0模和模和TETE0n0n模的場(chǎng)結(jié)模的場(chǎng)結(jié)構(gòu)。構(gòu)。 TETEm0m0模場(chǎng)結(jié)構(gòu)模場(chǎng)結(jié)構(gòu) 由導(dǎo)波由導(dǎo)波a a邊上排列邊上排列m m個(gè)個(gè)TETE1010模的場(chǎng)結(jié)構(gòu)所構(gòu)成模的場(chǎng)結(jié)構(gòu)所構(gòu)成 ，但需注意，但需注意，由于正余弦函數(shù)變化特性，相鄰的兩個(gè)單元結(jié)構(gòu)的場(chǎng)，力由于正余弦函數(shù)變化特性，相鄰的兩個(gè)單元結(jié)構(gòu)的場(chǎng)，力線方向相反。線方向相反。 2.2 矩形波導(dǎo)場(chǎng)結(jié)構(gòu)2.3園波導(dǎo)一般解 General Solution in Circular Waveguide 我們已經(jīng)研究了矩形波導(dǎo)

24、，對(duì)于圓波導(dǎo)的提出應(yīng)該有它的理由。一、圓波導(dǎo)的一些特點(diǎn) 在矩形波導(dǎo)應(yīng)用之后， 還有必要提出圓波導(dǎo)嗎？當(dāng)然，既然要用圓波導(dǎo)，必須有其優(yōu)點(diǎn)存在。主要有： 1. 圓波導(dǎo)的提出來(lái)自實(shí)踐的需要。例如，雷達(dá)的旋轉(zhuǎn)搜索。如果沒有旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，那只好發(fā)射機(jī)跟著轉(zhuǎn)。象這類應(yīng)用中， 圓波導(dǎo)成了必須要的器件。至于以后要用到的極化衰減器，多模或波紋喇叭，都會(huì)應(yīng)用到圓波導(dǎo)。可以這樣說(shuō),幾何對(duì)稱性給圓波導(dǎo)帶來(lái)廣泛的用途和價(jià)值。圖 2.4-1 圓波導(dǎo)的截止與傳播區(qū)域 3. 圓波導(dǎo)中的兩種簡(jiǎn)并 極化簡(jiǎn)并即sinm 和cosm 兩種，相互旋轉(zhuǎn)90 圓波導(dǎo)波型的極化簡(jiǎn)并，使傳輸造成不穩(wěn)定，這是圓 波導(dǎo)應(yīng)用受限制的主要原因。二、圓波導(dǎo)

25、波型的一般性質(zhì) 4. 波型指數(shù)m，n的含義 mnr代表沿圓周 分布的整駐波數(shù)代表沿半徑 分布場(chǎng)的最大值個(gè)數(shù)。;二、圓波導(dǎo)波型的一般性質(zhì) 電場(chǎng)磁場(chǎng)E01模橫截面上的電磁場(chǎng)分布圓波導(dǎo)中三種主要波型，即H11模，H01模和E01模。2.4 2.4 同軸線同軸線 同軸線是一種雙導(dǎo)體傳輸線，如圖所示。同軸線按結(jié)構(gòu)可分為兩種：硬同軸線和同軸電纜。硬同軸線內(nèi)外導(dǎo)體之間媒質(zhì)通常為空氣，內(nèi)導(dǎo)體用高頻介質(zhì)墊圈支撐。同軸電纜的內(nèi)外導(dǎo)體之間填充高頻介質(zhì)，內(nèi)導(dǎo)體由單根或多根導(dǎo)線組成，外導(dǎo)體由銅線編織而成，外面再包一層軟塑料等介質(zhì)。 在同軸線中即可傳輸無(wú)色散的TEM波，也可能存在有色散的TE和TM波。一、同軸線傳輸主模一

26、、同軸線傳輸主模TEM模模 (一一) TEM模的場(chǎng)分量和場(chǎng)結(jié)構(gòu)模的場(chǎng)分量和場(chǎng)結(jié)構(gòu) 同軸線傳輸?shù)闹髂Ｊ荰EM模，這種模 將TEM模橫向分布函數(shù)滿足的二維拉普拉斯方程：kcc 0,redDUEjkrrTln0redDUHjkrTln0同軸線中TEM模的場(chǎng)結(jié)構(gòu)如圖 第 章3.1 Microstrip)一、微帶的基本概念erhwt一、微帶的基本概念11 1 1 1 1第五章 微波元器件5-7 5-7 波導(dǎo)匹配雙波導(dǎo)匹配雙T T一、波導(dǎo)的一、波導(dǎo)的T T形接頭形接頭 矩形波導(dǎo)的T形接頭有E-T接頭和H-T接頭兩種，如圖所示。其中E-T接頭的分支波導(dǎo)寬面與主波導(dǎo)中TE10模的電場(chǎng)所在平面平行；H-T接頭的

27、分支波導(dǎo)的寬面與主波導(dǎo)中TE10模的磁場(chǎng)所在的平面平行。 11 1 1 1 1第五章 微波元器件對(duì)于波導(dǎo)的T形接頭，我們把主波導(dǎo)的兩臂分別稱為1和2端口，分支臂稱為3端口。分析波導(dǎo)的T形接頭的工作特性，可利用波導(dǎo)中TE10模的電場(chǎng)分布來(lái)分析。E-T接頭和H-T接頭中TE10模的電場(chǎng)分布分別如圖所示。11 1 1 1 1第五章 微波元器件E-T接頭具有下列特性：(1) 當(dāng)信號(hào)從3端口輸入時(shí)，則1和2端口有等幅反相輸出，用散射參量表示則有： S13 = -S23；(2) 由于1和2端口在結(jié)構(gòu)上對(duì)稱，故有：S11 = S22；(3) 當(dāng)信號(hào)由1和2端口等幅同相輸入時(shí)，3端口無(wú)輸出，此時(shí)對(duì)稱面為電場(chǎng)的

28、波腹點(diǎn)；反過(guò)來(lái)，當(dāng)信號(hào)由1和2端口等幅反相輸入時(shí)，3端口輸出最大，此時(shí)對(duì)稱面為電場(chǎng)的波節(jié)點(diǎn)。H-T接頭具有下列特性：(1) 當(dāng)信號(hào)從3端口輸入時(shí)，則1和2端口有等幅同相相輸出，用散射參量表示則有： S13 = S23；(2) 由于1和2端口在結(jié)構(gòu)上對(duì)稱，故有：S11 = S22；(3) 當(dāng)信號(hào)由1和2端口等幅同相輸入時(shí)，3端口輸出最大，此時(shí)，3端口對(duì)稱面處為電場(chǎng)波腹點(diǎn)；反之，當(dāng)信號(hào)由1和2端口等幅反相輸入時(shí)，3端口無(wú)輸出，3端口對(duì)稱面處為電場(chǎng)波節(jié)點(diǎn)。11 1 1 1 1E面輸入信號(hào)面輸入信號(hào)第七章 微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)歸一化阻抗 110ZZZin故歸一化電壓和電流的定義為 U zU zZI zI zZ

29、00 復(fù)功率 PU z IzU zZIzZU z Iz12121200第七章 微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)等效雙線上的電壓和電流可寫成入射波和反射波之和，即 U zU zUzI zI zIzZU zUziririr10電壓、電流進(jìn)行歸一化 U zZU zZUzZI zZU zZUzZirir000000 U zU zUzI zU zUzirir即第七章 微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)歸一化入射波電壓模的平方正比于入射波功率，即 PU z I zU zZU zZU ziiiiii122121220022歸一化反射波電壓模的平方正比于反射波功率，即 PUz IzUzZUzZUzrrrrrr122121220022雙線上傳輸?shù)挠泄?/p>

30、率PL等于 PU z IzU z IzLii121211ReRe 121122U z I zPPPiiiirA矩陣只適用于雙端口。一般是有幾個(gè)熟人，就有幾個(gè)輸出，只適用于傳輸。1.波參數(shù)：入射波a和反射波b01zzzzUU eU eIU eU eZ00012zU eUaIZZZ入射波00012zU eUIZZZ反射波b=1212auibui數(shù)學(xué)引人的好處：1.功率關(guān)系不變*00111222eeeUPR UIRIZRuiZ*111222eePRababaabbRa bab2.入射、反射更為清晰*11=22PaaPbb入入2=1-PPPP入入反3.更反應(yīng)波動(dòng)性2.雙口網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù)對(duì)稱定義：輸入的都

31、是入射波，輸出的都是反射波 *+*1*1221*1211222=11112222aaaaaaaaaaaa aa aa +1=b2Pb反 SSI網(wǎng)絡(luò)無(wú)耗條件iijjS網(wǎng) 絡(luò) 對(duì) 稱S2、參數(shù)變換11121221212222UA UA IIA UA I222111122111UabUabIabIab 11112212221121222222=abAabAababAabAabAi2u1i1u211112212221112212222aAAAA aAAAA b1112212221211122122111221222bAAAAaaAAAAAAAA111221221111122122121112212221111221221112212222111