传输线的发展综述报告PPT课件.ppt

传输线发展现状综述 汇报提纲 2020 3 20 2 1 传输线理论的概述 在20世纪50年代以前 微波系统依靠同轴线和金属波导作为传输媒介 所有的微波设备几乎都采用金属波导和同轴线构成电路 金属波导具有功率容量高 损耗低等优点 但是它体积大而且价格昂贵 同轴线带宽宽 且便于实验应用 但当制作复杂的微波元件时用同轴线比较困难 20世纪50年代以后 平面传输线得到强势发展 微波平面传输线克服了金属波导和同轴线的缺点 提供了另一种选择 微波平面传输线有多种形式 例如微带线 悬置微带线 倒置微带线 槽线 鳍线 共面波导等 这些传输线都是由微带线发展而来的 根据不同的用途 可分别采用不同的微波平面传输线 传输线的发展 2020 3 20 3 1 传输线理论的概述 是用来引导传输电磁波能量和信息的装置 例如 信号从发射机到天线或从天线到接收机的传送都是由传输线来完成的 或凡是用来把电磁能从电路的一端送到电路的另一端的设备统称为传输线 如图所示 传输线 2020 3 20 4 2 传输线的分类 传输线的分类 从传输模式上看 传输线上传输的电磁波可以分为三种类型 1 TEM波 横电磁波 电场和磁场都与电磁场传播方向垂直 如双导线 同轴线 带状线 微带线等 常用波段米波 分米波 厘米波 a 平行双导线 b 同轴线 c 带状线 2020 3 20 5 2 传输线的分类 传输线的分类 2 TE波 横电波 电场与电磁场传播方向垂直 传播方向上只有磁场分量 如矩形 圆形 脊形和椭圆形波导等 厘米波 豪米波低端 a 矩形波导 b 圆形波导 c 脊形波导 2020 3 20 6 2 传输线的分类 传输线的分类 3 TM波 横磁波 磁场与电磁波传播方向垂直 传播方向只有电场分量 如介质波导 介质镜像线 单根线等 其传输模式一般为混合波型 适用于毫米波 a 介质波导 b 镜像线 c 单根表面波传输线 2020 3 20 7 3 波导的发展与现状 波导 是一种用来约束或引导电磁波的结构 波导的分类 从约束或引导结构分 空心金属波导管 表面波波导 根据波导横截面的形状不同 可分为矩形波导 圆柱波导等 主要形式有 介质线 介质镜像线 H 波导和镜像凹波导等 通常波导专指各种形状的空心金属波导管和表面波波导 2020 3 20 8 3 波导的发展与现状 波导管的优点是 导体损耗和介质损耗小 功率容量大 没有辐射损耗 结构简单 易于制造 波导分类 从波频率上分 光波导 电磁波导 光频谱中引导电磁波的物理结构 可作为集成光学电路的元件 较高频 微波和无线电波频率的电磁波传播的波导 波长在0 1mm 1m 2020 3 20 9 3 波导的发展与现状 waveduide的发展历程 1893年汤姆逊在一个圆柱形金属腔内导出电磁模式 1894年奥利弗洛奇从火化间隙通过短圆柱形铜管显示了3英寸的无线电波的传输 1897年瑞利勋爵做了一个波导的明确分析 他解决了电磁波在导电管和任意形状的介质杆传播的边界值问题 并发现了TE模和TE模 截止频率 1902年韦伯观察到电磁波在管内传播比自由空间传播速度慢 认为波早遇到阻碍后的反射走了 曲折 的路径 1920年Barkhausen Kurz提出了第一个可以在特高频无线电波频段产生力量的振荡器 1936年Barrow推导出矩形波导中的截止频率和传播模式 二次世界战争 1939 1945 期间 厘米雷达的发展和第一高功率微波管 速调管 1938 和空腔磁控管 1940 导致波导得到了广泛的使用 在上世纪50 60年代 商用微波系统波导开始普及 如机场雷达和微博中继网络等 2020 3 20 10 4 微带传输线的发展与现状 微带传输线 是用于传输微波波段信号的一种传输线 简称微带线 由于改变微带线的结构和尺寸 和相关组件配合可以构成微带元件 如电容 电感 谐振电路 滤波器 阻抗变换器以及定向耦合器等 因此微带线在很多领域得到了广泛使用 微带线首次由ITT实验室提出 其横截面结构如下图所示 微带线横截面结构示意图 2020 3 20 11 4 微带传输线的发展与现状 第一个微带线制作在相对较厚的电介质基片上 它不能传输TEM模式而且存在线上的频率色散 这一特点使它不如带状线那样受人关注 这种情况直到20世纪60年代 使用薄介质基片以后才得以改变 薄衬底降低了微带线的频率色散特性 其逐渐取得了广泛的应用 现在微带线已经是微波电路中非常重要的一种传输线 其结构示意图如下图所示 微带线的结构示意图 2020 3 20 12 4 微带传输线的发展与现状 微带传输线的工程应用 微带线作为一种导行电磁波的机构 由于其自身结构特点不能用于大功率传输系统 而且也不