微波技术基础电子科大第12次课.ppt

微波技术基础，詹明周助教电子科技大学电子工程学院地点：清水河校区科研楼B336电话： 61830860邮件： mzzhan，第三章总结，微波集成传输线路：定义和支持传输线路类型的波导类型(微带准TEM )微波集成传输线路的特点、优点应用场景分析方法：场(第二章(重点)和路(第五章(重点)的不同集成传输线路的总结，微波集成传输线路-分析方法，分析方法有2种：分析方法和数值解法目标，传输线路的特性阻抗和传播常数。 1、分析方法准静态方法将主模型分析为纯TEM，计算结构静电电容，得出结果。 包括保角变换、变分法、有限差分和积分方程。 准静态法在低频能完全满足工程设计的需要。 2、数值方法全波分析法(麦方程式求解困难时)考虑所有的混合模型。 积分方程式法、谱域法、时域有限差分法(FDTD )等有限元法等。 全波分析方法更严格，可正确计算与频率相关的参数。 第5章内容、传输线路定义？ 微波传输线的形式是什么？ 怎样利用传输线理论的道路波导理论的场合连接？ 微波系统复杂性(模式多且场解复杂) 的等效电路方法可简化设计过程。 对象是场解(e、h等) 路的参数(u、I、l、c、r、g、Z0等)分布参数与集中参数的不同电报方程式和结束条件？ 另外，第5章传输线路的电路理论、第5.1引言传输线路的例子是将载波与有线电视、有线电话之间的电缆或光纤连接，将发送机与天线之间的供电线连接，脑的视神经和神经网络也是传输线路。 传输线的例子还很多，只要是能在两点之间传输能量和信息的网络或结构，就作为传输线的例子。 微波传输路径定义：在连接激励源和负载的网络中，将电磁能量或电磁信息从一个地方传输到另一个地方。 另外，根据应用状况和目的，选择发电厂、用户的家庭、交流频率(f)is50Hz波长(l)is5106m、高压传输线、传输线的形式1、信号频率(f)5GHz波长(l)6cm、微带线、带线、传输线的形式2等哪种形式的传输线例如兆瓦级的传送电磁能量的高输出传输线路必须具有高功率电容和低损耗特性，一般来说非常重，但我们个人电脑的CPU重量轻，具有高电路布线密度，内部的微细布线必须进行精密设计，以满足传送电磁信息的需要。 在电子工程的应用中，传输线的选择取决于许多因素，例如工作频率、功率容量、损耗和电路拓扑。 严格地说，第五章是对传输理论来源于TEM波的波导系统的研究，该系统的传输线路是微波传输线路。 广义传输线： TE、TM如何等价，多模混合如何等价？ 一般的微波传输要求：能量损耗小，工作频带宽度、功率容量大，传输效率高，尺寸小，成本低。 例如，微波段已经以诸如同轴线、矩形波导、圆形波导、带线、微带线等许多传输线的形式使用。 在实际工程应用中，从传输性能方面来看，在米波和分米波的低频范围内工作，可以采用双导线或同轴线的厘米波段中，在可以采用中空金属波导管、带线、同轴线、微带线等的毫米波范围内，可以采用中空金属波导管、同轴线、介质波导管、介质波导管等传输线目的微波电路和系统分析方法：研究场解法和微波等效电路法。 场解法从边界和初始条件求解电磁场波动方程，得到电磁场时间和空间变化规律的微波等效电路法利用分布参数电路理论(传输线的电路模型)，分析电压波(对应电场)和电流波(对应磁场)时间和空间变化规律.两种分析方法的对比场解法分析问题具有普遍性，结构简单，分析相当麻烦，复杂结构要素更加困难。 微波等效电路方法是简单的但是足够精确的，以寻求分析复杂的微波系统的传输特性的简单方法。 微波等效电路法也称为传输线路理论，也称为分布参数电路理论，通过在一定条件下将电磁场问题变为电路问题来解决，即“化场为道路”，简化问题。 第五章传输线的电路理论、传输线电路理论是微波电路设计和微波网络理论的基础。 微波等效电路的具体做法是，实际的微波系统由均匀波导系统和不均匀区组成。 1 .均匀波导系统是引导电磁波的作用，因此等效于具有分布参数的均匀传输线。 2、根据不均匀性(高阶模式不传播、局部存在、虚功)，储存和能耗一般等同于聚合参数网络，不同结构的不均匀性等同于不同结构和不同性质的网络。 3 .确定均匀波导系统与不均匀区的界面； 5.2分布参数的概念、分布参数电路对于集总参数电路，集中参数电路和分布参数电路的边界线可以认为是l/0.05。 在分布参数电路和集总参数电路的不同、分布参数电路和集总参数电路的不同、集总参数电路：的频率低时，电路的物理大小远小于工作波长。 这条件表明，在负载通过传输线耦合到激励源之后，电压瞬时出现在负载中，没有延迟。 同时，这暗示了采集总参数的诸如电感、电容器和电阻的器件的尺寸远小于操作波长，并且可以推断出在器件两侧的电压之间没有相位差。 整个电路的电能集中在电容器上，磁能集中在电感器上，损耗集中在电阻上，低频电路决不考虑电路和部件的体积和相对距离。 另外，低频的总参数带通滤波器与传输线路无关，而对各个部件的值感兴趣。 另外，分布参数电路和集合参数电路的不同，分布参数电路：在部件的尺寸和波长不能比较的情况下，电磁场(振幅相位)不仅随时间变化，还随空间的位置变化，电磁波在电路中传播，磁滞效应显着。 传输线路不仅应该是电路上两点之间的连接方式，而且应该与具有分布参数的电路网络等价，线路上各点的电位不同，处处存储和损耗，导体上存在损耗电阻、电感，导体之间存在分布电容和漏电电导。 在设计时应将传输线路考虑为电路的一部分。电路尺度与工作波长的关系是分布还是集中，WhendoesaTlinebecomeaT-Line？ whetheritisabumporammontindendsontheratiofitssize (tline ) tothesizeofthevehicle (signal wavelength )， similarly whethetherornotalineistoberonconsoledeastransmissinledendsonetheofflightheline (delay ) tothewavelengthhhefrequencyorte falledgeofthesignal、毫米波段分布参数带通滤波器、各级传输线的大小、传输线构成了一定的功能电路，实现了部件。 分布参数电路1，94 GHz单平衡混频器。 可以实现电路元件的功能来代替在高频传输路径中的低频集成元件。 回顾分布参数电路333至542，以及传播模式等价的前提，传输线上的电磁场分布和电磁场的相互作用由传输线的几何结构来确定，通常由传输线所支持的传输模式来表示。 图1所示的8种一般的传输线路可分为3种。 双导线、同轴线和带状线支持TEM模式。 微带线和共面波导是微波毫米波电路中常见的平面传输线，支持参考TEM模式，矩形波导和元波导，并且时隙线支持非TEM模式。 另外，因为基准TEM与TEM的电磁场分布非常类似，所以在分析时，一般将这两种传输线分类，并利用TEM传输线的方法进行分析。TEM模型的一个重要特性是电磁场与传播方向垂直，电场分布与静场相同，电压、电流和特性阻抗可在电磁场中唯一确定。 并且，传输线路参数，例如每单位长度的电感或电容等也可以在电磁场中唯一定义，因此传输线路理论将集合参数电路理论用于一般的电磁场问题(化场为电路)的解决。 最后，矩形波导、圆形波导和槽线支持的不是TEM模式，在单导体系统中也不能确定对应的电压波和电流波。 本课仅研究TEM模式传输线路的分布参数电路理论，将在今后的课程中介绍波导系统的分布参数理论。 为了建立5.3传输线方程及其解、严格的电磁场分析与电路理论的关系，建立了传输线分布参数电路模型，发展了传输线理论。 单值电压波电流波作为代替电磁场的研究对象。 TEM波传输线的等效电路模型，双实线表示的意义-电路上的等效被认为是同轴、双导线、带状线等(不正确)。 准确地说，是包括单导体传输线、金属矩形波导、介质波导等波导系统。 之所以使用双重实线，是为了从道路的观点(传输线路分布参数理论)容易分析波导系统。 有兴趣的是任意参照面上的电路参数，没有考虑场的问题。 具体而言，将电大长度尺寸分为无数电短尺寸进行研究。 可以通过取得传输线路，在线路上的任意点z处取得线路元件dz来进行研究，使得dz充分地短于(远小于工作波长)，传输线路上的分布参数效应在串联阻抗Z1dz和并联导纳Y1dz的集合参数电路中等效。 因为、波长与电路尺寸无法比较，所以电压、电流随处都不同，传输线的参数、各单元能够由L1、C1、G1、R1这4个参数确定。 L1表示导体的自感，并且与存储在单位长度的传输线中的磁能的时间平均值相关。 c-1表示导体间的电容耦合，根据导体的接近程度，与单位长度的传输线中积蓄的电力量的时间平均值相关。 G1表示由介质引起的每单位长度的传输线路中的功率损耗的时间平均值。 R1表示由金属的有限电导率引起的传输线路的功率损失的时间平均值。 G1、R1表示传输线路的衰减(损耗)参数。 我们在此研究的是TEM模式，TEM模式的一个重要特性是电磁场垂直于传播方向，电场分布与静场相同，电压、电流和特性阻抗可以由电磁场唯一确定。 另外，因为传输线路参数，例如每单位长度的电感或电容等也可以在电磁场中唯一定义，所以电感L1、电容C1、电