电磁场与微波技术教学课件

电磁场与微波技术教学课件Tag内容描述：<p>1、第二章规则波导,波导：微波传输线有各种形式，如双导线、同轴线、微带线、介质波导、空心金属管等，它们的作用一样，都是引导电磁波沿着一定的方向传播，称为导波系统，简称波导。从这个广义角度来讲，波导和传输线的意义是相同的。,规则波导：沿轴线方向，横截面的形状、尺寸，以及填充介质的分布状态和电参数均不变化的无限长的直波导。,波导工作于行波状态,导行波：沿波导传播的电磁波就是导行波。,一个数学抽象,第二。</p><p>2、1.写出矩形波导和圆波导的主模及其截止波长；2.画出矩形波导横截面的场结构图；3.圆波导中有二类简并波型，请写出所有简并波型。,课堂练习,同轴线：内、外导体构成的双导体传输线,如常见的同轴电缆就是一种软的同轴线.,2.4同轴线及其中的高次波型,x,y,z,本节内容：从电磁场的角度，对TEM波、及TE波和TM波高次波型加以讨论.,o,主模：TEM波传输线理论分析,目的：抑制高次。</p><p>3、第六章基本微波无源元件,6.1终端负载,匹配负载几乎能够无反射地吸收入射波的全部功率，在微波传输系统中建立起行波工作状态.,终端负载是一种单端口元件，常用的有匹配负载、开路负载和短路负载，可变短路器通过调节长度即可实现短路和开路，这些终端负载一般用于实验室，以测量微波元件的阻抗和散射参量。,6.1.1匹配负载,图6.1-1矩形波导式匹配负载,图6.1-2同轴线式匹配负载,图6.1-3微带线式。</p><p>4、结构图及场分布,双导线演变成微带线,3.2微带线,第三章平面传输线,3.2.1微带线的主模,微带线中的介质是由空气和介质基片组成的“混合”介质，因而电磁场可能存在纵向分量，即可能传输TE模或TM模。,3.2.2特性阻抗、传播常数和波导波长,但在基片厚度h<h时，,或更精确的公式，,等效介电常数,当w/h1时，,当w/h1时，,3.2微带线,第三章平面传输线,（3-44。</p><p>5、第五章微波网络,任何一个微波系统都是由各种微波元件和微波传输线组成的任何一个复杂的微波系统都可以用电磁场理论和低频网络理论相结合的方法来分析，这种理论称为微波网络理论,本章主要内容微波网络的各种参量矩阵，包括阻抗矩阵、导纳矩阵、转移矩阵、散射矩阵和传输矩阵，以及各种矩阵之间的关系常用微波网络特性，简单微波电路的网络参量，二端口网络的连接，以及网络端口的外部特性,5.1引言,一个微波系统一般由信号源。</p><p>6、第三章平面传输线,特点：体积小、重量轻、频带宽、便于与微波集成电路相连接，构成微波元件等，应用广泛。,演变：同轴线和平行双导线,缺点：损耗大、Q值低、难以承受较大功率,形式：对称微带(带状线)和不对称微带(微带)。,本章内容：讨论带状线、耦合带状线、微带、耦合微带的主要特性,3.1带状线,带状传输线可以看成是由同轴线演变而成的,第三章平面传输线,w,t,b,结构图。</p><p>7、本节内容：讨论矩形波导中电磁波的波型、传输特性、管壁电流，矩形波导的实际应用，以及等效阻抗的概念。,2.2矩形波导,x,y,z,a,b,o,2.2.1(2.2.2)矩形波导中的TM波和TE波,2.2矩形波导,纵向场法求解,矢量波动方程为,同理，Hz所满足的标量形式的波动方程为,在直角坐标系中，令,则关于E的矢量波动方程分解为三个标量波动方程，,其中关于Ez的波动方程为：,(2-62。</p><p>8、1 6阻抗匹配 1 6 1阻抗匹配的概念 为了使信号源工作稳定 则要求没有或很少有返回信号源的波 信号源匹配 为了使信号源输出最大功率 则要求信号源的内阻抗与传输线始端的输入阻抗互为共轭复数 信号源与传输线的共轭匹配 为了使终端负载吸收全部入射功率 则要求终端负载与传输线的特性阻抗相等 负载匹配 1 6阻抗匹配 1 信号源阻抗共轭匹配 是指信号源与传输线的阻抗匹配 当信号源内阻Zg Zc时 获得。</p><p>9、同轴线谐振腔 将一段同轴线两端用理想导体封闭起来 缺点 Q值低 本节内容 二分之一波长型 四分之一波长型 电容加载同轴谐振腔 4 5同轴线谐振腔 特点 工作于TEM模 场结构简单 稳定 无色散 频带宽等 第四章微波谐振器 4 5 1二分之一波长型同轴线谐振腔 1 谐振波长 利用电纳法可以求出 即 当 等于 r 2或其整数倍 则腔产生谐振 4 5同轴线谐振腔 第四章微波谐振器 4 71 2 固有品质。</p><p>10、1.3 均匀无耗传输线的特性参量 1.3.1 电压、电流的瞬时值,复振幅A、B，可以表示为绝对值和其相位因子的乘积：,电压、电流瞬时值形式为 ：,结论：,传输线上任意一点的电压和电流是正向和反向 传播的电磁波的叠加;,1.3.2 相速和波长,相速就是等相面移动的速度 ：,正向行波（+z)：,反向行波（-z）,两边对时间t和位置z求导：,即,- 表示反向行波，一般：,波长：,1.3 均匀无耗传输线。</p><p>11、本节的主要内容：,1.2.1 传输线波动方程 建立双导线传输线的波动方程 1.2.2 传输线波动方程的解 求波动方程的解 求解相速及相移常数的表达式 1.2.3 传输线的特性阻抗 求解均匀无耗传输线的特性阻抗表达式 1.2.4 均匀无耗传输线的边界条件,1.2 传输线波动方程及其解,1.2.1 传输线波动方程,双线传输线：两根铜导线，条件：,+ u(z,t) -,i(z,t。</p><p>12、圆形波导管：横截面为圆形的空心金属波导管,2.3 圆形波导,本节内容：1.传输特性 2.主要波型,作用：可作为传输系统用于多路通信中，也常用来 构成圆柱形谐振腔、旋转关节，等元件。,波导中的E、H矢量所满足的波动方程为,横向算子为,2.3 圆形波导,一般意义上，柱坐标下，电场和磁场为,(2-110),(2-131),纵向场满足,2.3 圆形波导,柱坐标下为,分离变量法,形式一样， 只解其一,(2。</p><p>13、第四章 微波谐振器 4.1 引言,微波谐振器：也叫微波谐振腔,作用：储能和选频作用，相当于低频电路中的 LC振荡回路,(1)损耗增大;,低频LC振荡回路的缺点,随着频率的升高,本章内容：介绍三种谐振腔：矩形谐振腔、圆柱形谐振腔 和同轴线谐振腔,(2)尺寸变小, 从而储能减小，功率容量降低,故分米波段不用集总参数谐振回路了，而用微波谐振腔,低频的谐振回路，谐振频率,主要参数：谐振频率、品质因数和谐。</p><p>14、第一章 传输线理论,电磁场分析,电路理论,传输线理论,双导线,1.1 引言,传输线,1.1 引言,(a) 微带线 (b)槽线,1.1 引言,一、传输线的概念,1.定义：,传输线就是能够引导电磁波沿着一定方向传输的导体、介质或由它们组成的波导系统 .,2.分类：,3对传输线的性能指标的要求：,1.1 引言,(1)工作频带（满足要求）； (2)功率容量（满足要求）； (3)稳定性高； (4)损耗。</p><p>15、1.3 均匀无耗传输线的特性参量 1.3.1 电压、电流的瞬时值,复振幅A、B，可以表示为绝对值和其相位因子的乘积：,电压、电流瞬时值形式为 ：,结论：,传输线上任意一点的电压和电流是正向和反向 传播的电磁波的叠加;,1.3.2 相速和波长,相速就是等相面移动的速度 ：,正向行波（+z)：,反向行波（-z）,两边对时间t和位置z求导：,即,- 表示反向行波，一般：,波长：,1.3 均匀无耗传输线。</p><p>16、第四章 微波谐振器 4.1 引言,微波谐振器：也叫微波谐振腔,作用：储能和选频作用，相当于低频电路中的 LC振荡回路,(1)损耗增大;,低频LC振荡回路的缺点,随着频率的升高,本章内容：介绍三种谐振腔：矩形谐振腔、圆柱形谐振腔 和同轴线谐振腔,(2)尺寸变小, 从而储能减小，功率容量降低,故分米波段不用集总参数谐振回路了，而用微波谐振腔,低频的谐振回路，谐振频率,主要参数：谐振频率、品质因数和谐。</p><p>17、a,1,本节内容：讨论矩形波导中电磁波的波型传输特性 管壁电流，矩形波导的实际应用，以及 等效阻抗的概念。,2.2 矩形波导,x,y,z,a,b,o,a,2,2.2.12.2.2 矩形波导中的TM波和TE波,2.2 矩形波导,纵向场法求解。</p><p>18、a,1,结构图及场分布,双导线演变成微带线,3.2 微带线,第三章 平面传输线,a,2,3.2.1 微带线的主模, 微带线中的介质是由空气和介质基片组成的混合介质， 因而电磁场可能存在纵向分量，即可能传输TE模或TM模。,3.2.2 特性阻。</p>