电磁场与微波第5章 上 微波传输线
更新时间:2023-06-11 02:51:01 阅读量: 实用文档 文档下载
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电磁场与微波
第5章 微波传输线
第5章
微波传输线 李丽华
电磁场与微波
第5章 微波传输线
引言微波传输线:用来传输微波信号和微波能量的传 输线。 微波传输线可分为三类: 1.TEM模传输线(包括准TEM模传输线) 2.TE模和TM模传输线 3.表面波传输线,其传输模式一般为混合模
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第5章 微波传输线
TEM模传输线 准TEM模
TE模和TM模传输线
表面波传输线
介质波导
介质镜像线
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第5章 微波传输线
平行双线用于传输低频微波能量和信号;当频率提高到其波长和两根导线间的距离可以相
比时,电磁能量会通过导线向空间辐射出去,损耗随之增加,频率愈高,损耗愈大,因此在微波的高频段,平行 双线不能用来作为传输线。 典型的平行双线: 连接天线和电视机的扁平馈线 计算机的USB延长线 电源线 固定电话线
平行双线
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第5章 微波传输线
同轴线传输线所传输的电磁波频率范围较平行双线高,适用于厘米波段,是目前常用的微波传输线。 若频率继续提高,同轴线的横截面尺寸必须相应减 小,才能保证它只传输TEM模,这样会导致同轴线的导体 损耗增加,传输功率容量降低。因此同轴线又不能传输
更高频率的电磁波,一般只适用于厘米波段。典型的应用:
有限电视网卫星地面接收站 高速局域网同轴线
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第5章 微波传输线
波导(空心金属管)当横截面尺寸与工作波长满足
一定关系时,可以传输电磁波。是微波波段常用的传输线。在低频段不采用波导来传输能量,否则尺 寸太大,重量太重
矩形波导
圆波导
缺点:频带窄 采用脊波导加宽频带
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第5章 微波传输线
电子产品的发展方向—“小”
优点:体积小,重量轻,频带宽缺点:损耗大,功率容量小
主要用于小功率的微波系统
微
带
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第5章 微波传输线
带状线
带状线可以看做三层微带传输线
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第5章 微波传输线
5.5 带状线带状线由一条厚度为t,宽度为W的矩形截面的中心导
带和上、下两块接地板构成。两接地板的距离为b。中心导带的周围媒质可以是空气,也可以是其它介质。带 状线中传输的主模为TEM模。
带状线
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第5章 微波传输线
优点:具有平面结构 小型轻便,性能可靠 便于集成化
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第5章 微波传输线
缺点:损耗大、功率容量小,主要用于小功率微波系统 传输主模:TEM模
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第5章 微波传输线
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第5章 微波传输线
一、特性阻抗TEM模传输线特性阻抗的计算公式为L1 1 Z0 C1 v pC1布电容;vp为带状线中TEM模的传播速度。 (3―2―1)
式中L1和C1分别为带状线单位长度上的分布电感和分
零厚度中心导带带状线特性阻抗的精确公式:
30K (k ) Z0 r K (k )
(3―2―2)
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第5章 微波传输线
式中 :K (k ) 1
30K (k ) Z0
r K (k )0 1
K ( k ) k sec h
0
dx [(1 x 2 )(1 k 2 x 2 )]1/ 2 为第一类完全椭圆积分 dx [(1 x 2 )(1 k 2 x 2 )]1/ 2为第一类余全椭圆积分 为模数
2b2
k 1 k th
2b
为余模数
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第5章 微波传输线
结论: 尺寸w/b,t/b越大,特性阻抗Z0越低
中心导带周围介质的介电常数越大,特性阻抗 Z0越低
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第5章 微波传输线
二、带状线尺寸的设计考虑1.带状线的尺寸必须满足关系式: min min ,b 2 r 2 r (3―2―3) 带状线中才能保证只传输TEM模
式中λmin为最短工作波长。2.接地板宽度D和接地板间距b必须满足:
D (3 ~ 6) ,
b
2
(3―2―4)
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第5章 微波传输线
5.6 微带传输线介质基片的一边为中心导带,另一边为接地 板,其基片厚度为h,中心导带的宽度为w。
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第5章 微波传输线
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第5章 微波传输线
制作工艺:先将基片(最常用的是氧化铝)研磨、 抛光和清洗,然后放在真空镀膜机中形成一层 铬-金层,再利用光刻技术制成所需要的电路, 最后采用电镀的办法加厚金属层的厚度,并装 接上所需要的有源器件和其它元件,形成微带 电路。
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第5章 微波传输线
一、微带线中的主模 对于空气介质的微带线, 周围是均匀的空 气,因此它可以存在无色散的TEM模。
实际的微带线是制作在介质基片上的, 由于存在空气和介质的分界面,只能存在TE模和
TM模的混合模。在微波波段的低频端由于场的色散现象很 弱,传输模式类似于TEM模,故称为准TEM模。
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二、微带线的特性阻抗在微波波段微带线工作在弱色散区,因此把
微带线的工作模式当作TEM模来分析,这种方法称为“准静态分析法”。
由前面分析知道TEM模传输线的特性阻抗的计算公式为
1 Z0 v pC1
(3―3―1)
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电磁场与微波第5章 上 微波传输线06-11
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