《导行电磁波》课件.ppt

1、第五章准则电磁波，之前我们讨论了电磁波在无限空间的传播，以及在两个茄子不同媒体界面上的电磁波反射和传输。现在我们要研究电磁波传播在导波系统中的传播，这已经进入了微波技术的研究范畴。导波系统通常是封闭的电磁系统，用于引导电磁波传播，诱导的电磁波(导波电磁波)、导波系统(光波)称为导波线或(光波)波(光波)。工程中常见的传输线包括双线传输线、矩形波、圆柱波、同轴线、微带线、介质波等。5.1简介5.2导联行波分析方法和分类5.3导联行波的一般传播特性5.4矩形波导的导联5.5圆柱波导中的导联行波5.6同轴、带线和微带线、5章导联电磁波、1、微波概念和波段分割微波是电波中波长最短(频率最高)的电磁波，

2、波长从1米到0。5.1简介，一般分为4个乐队。也就是说，目前共有17个共同频带，包括将微波频带划分为国际上更细微的分段。例如：Ku波段为12.4018.00GHz，ka波段为26.5040.00 GHz等。5.1简介，第二，微波特性与应用节目、微波技术研究内容微波及其他波段传播相比具有以下特点：(1)微波波长很短，可以与正在使用的元素、设备的尺寸相比。在牙齿点，在几根厘米导线的每个点上电流可能会有很大的不同，沿组件的参数空间分布，称为分布参数。因此，研究微波系统必须使用分布参数透视，在牙齿点，普通的集中式参数元素(阻力、电容、电感)不再可用，由波、谐振腔等分布参数组件代替。5.1简介，(2)微

3、波振动周期(约)与电子管内电子的通过时间(电子从阴极到达阳极的时间，一般为正级)相比较。因此，典型的电子设备不再有效工作，在原理和结构上已被完全不同的微波电子设备(速度调节器、磁控、行波管等)取代。像光城一样。一般无线电波和光波之间的微波，它不仅具有无线电波的性质，还具有光波的任何性质。示例：以光速直线传播；存在反射、折射、衍射、干涉等现象，一些几何光学原理(惠更斯原理、镜子原理、镜头焦点、多普勒效应等)仍然适用。张艺兴达能发现和跟踪目标基于这些功能。5.1简介，(4)由于微波频率高，相对带宽的可用带宽达数百至数十GHz，因此信息容量大，携带信息的潜力大，可通过微波波段的电磁波穿透力层用于卫星

4、通信、卫星电视广播和射电天文学研究，由于这种微波特性，通信、雷达、导航、遥感、天文、等微波技术主要研究微波的生成、传输、转换、检测、发射和接收、测量以及相应的微波部件和设备等。我们将从“现场”和“路”的角度讨论微波传输线问题。这是研究微波技术的基础。5.1引言，3，微波传输线和研究方法这里我们讨论均匀传输线。这是指横截面形状不变、尺寸不变、制造材料不变、填充物不变的无限直线传输线。有两种茄子方法研究在传输线中传输的电磁波特性。一种是“场”分析方法(牙齿章节)。也就是说，通过求出Maxwell方程组、在特定边界条件下解决电磁场波动方程、场量(和空间)随时间和空间变化的规律，分析了电磁波传输特性。

5、另一种是“公路”分析方法(下一章)。用分布参数(下一章)处理，根据传输线的等效电路，以及克希霍夫定律导出传输线方程，重新求解，求出在线电压和电流随时间和空间变化的规律，分析其传输特性。5.1引言，牙齿“公路”分析方法也称为器官理论。事实上，“场”法和“公路”法是密切相关的，相互补充的。“沿传输线传输电磁波”问题是典型、简单的电磁场边值问题类型，可以分为两个茄子方面进行研究。一方面，研究电磁场横向分布特性，即垂直于传输线轴的传输线横截面上的场分布。另一方面，研究传输线轴，即纵向传播的电磁场特性。现在，让我们从牙齿两个茄子的角度仔细看一下。5.1简介，1，导波分析方法易于分析，对于所有截面均匀波，

6、选择Z方向作为波的轴方向，即传输方向，具有横截面的平面是xoy平面。假设如下：(1)波的横截面形状和介质特性沿轴Z不变。(2)波导内壁为理想导体，即；波内部填充均匀、线性、各向同性理想介质并参数。(3)波导中没有圆。(4)波导的电磁场时间谐波电磁场。5.2前导行波分析方法和分类，因此波内电磁场满意的波动方程：形式中的波数。如果波轴沿Z方向，则无论波的传播情况在波内有多复杂，最终结果都可能是沿Z方向前进的导向电磁波(或-z方向)。两个茄子特性相同，传播方向不同，只讨论了一个。因此，波内的电场和磁场可以写成：5.2导波分析方法和分类，表达式中表示z方向的波传播常数、衰减常数、相位常数、横坐标(x，

7、y)的函数、波横截面内场分布状态的横向分布函数。将(3)赋值为(1)，(1)就有牙齿。命令称为水平拉普拉斯运算符。这样就可以像上述那样写。也就是说，它被称为截止数。以下是：应用5.2导联行波的分析方法和分类因此称为垂直场方法的方法，首先求出垂直场分量的标量波动方程、两个垂直分量的和，然后根据电磁场基本方程组求出所有水平分量。(大卫亚设，美国电视电视剧，垂直场组件，垂直场组件，垂直组件，垂直组件)垂直场组件和满意的标量波动方程：5.2前导行波分析方法和分类，这样可以根据特定边界条件，解析表达式获得求和然后在麦克斯韦方程中，将两个旋转方程，即和，扩展到六个标量方程。每个字段组件都有一个公用元素，因

8、此在展开表达式中可以全部替换。因此，将5.2导波分析方法和分类、上述6式相结合，解决横向场分量。例如：这样可以得到波的电磁场分布。表达式的每个字段分量为(x，y，z)。(9a)，(9b)表达式的两侧各乘以单位方向矢量，然后加，模式(模式)是指传输线上可以单独存在的电磁场分布。根据和是否为零，可以将行波分为以下三类茄子：5.2引出行波分析方法和分类，(1)和电磁波名称为水平电磁波，即TEM模式(波)。(2)和电磁波，例如TE模式(波)或h模式，称为传播。(3)和电磁波，即TM模式(波)或E模式(E模式)。没有电磁场的情况下，需要根据行波中的垂直分量进行分类的原因，首先容易分析。换句话说，对于TE

9、模具和TM模具，应用纵向场方法很容易解决。(威廉莎士比亚，Northern Exposure(美国电视电视剧)，成功)对于TEM模具，所有已知的都为零，因此需要解决的字段组件减少到四个。更重要的是，传输线中的所有无线电波都是一种或多种模式线性组合，所以我们只能理解每种模式的传播特性，通过场叠加可以了解传输线中无线电波的总传播特性。5.2导联行波分析方法和分类，1，TEM模块的一般传播特性1。解决方案TEM模块的垂直字段组件，因此TEM模块只有水平组件。和垂直字段方法无法解释这些水平字段组件。因此，您可以指定Maxwell的六个标量方程中的(7a)和(8b)，然后在(5)、(6)表达式中使用。此

10、外，还有5.3导波的一般传播特性。常识与被动领域的二维静态场所满意的拉普拉斯方程格式相同。即，(1)能够存在二维静态场(电场和磁场可以同时存在)的传导系统可以传输双导体双线传输线、同轴线等TEM波。相反，TEM波(例如单导体矩形波、圆形波等)不能传输。(2)导波系统中TEM模块的横向分布函数格式与系统的二维静态场完全相同，因此，通过解决二维静态场的方法求出或乘以传播系数，可以获得TEM模块的电场或磁场。然后使用Maxwell方程求解相应的磁场或电场。5.3铅行波的一般传播特性，2 .相位速度是针对传输线的TEM模块获得的。也就是说，可以看到线路TEM模块的相位速度。线路TEM模块的相位速度与频

11、率无关，没有色散现象。因此，TEM模式是非分布式模式，在电磁波传输线中传输到TEM模块不会导致失真现象。3.在导波波长传输线中，一种模式的两个相位差相同的相位面之间的距离称为该模式的导波波长。作为5.3导通行波的一般传播特性，相位常数表示沿电波传播单位距离相位的变化量，因此，在相同的无限介质中，与相同频率的TEM平面波的波长相同。4.模式阻抗将一种模式的侧电场值与侧磁场值之比作为该模式的模式阻抗，即，TEM模式下的赋值(7a)，(7b)模式阻抗定义，以及TEM模块下的模式阻抗：空气中，是，5.3导通行波的一般传播特性，2，TE模式和TM模式的一般传播特性1。对于TE模式和TM模式三种茄子，对于

12、TE模式和TM模式。因此，当TE模式或TM模式的频率从低更改为高时，将发生以下三种茄子情况：(1)如果当时是个错误，(3)，(4)表达式可以写成：是5.3导联行波的一般传播特性，振幅沿z轴呈指数减小，相位沿z轴不变的时调振荡场下落。此时传输线没有波的传输，或者传输线处于阻塞状态。必须指出，这里所说的衰减不是由热损失引起的，而是由电磁波不满引起的电阻衰减。(2)在当时为纯虚数的情况下，(3)，(4)是沿传输线传输的传输线，在传输过程中振幅不变，随着传播距离的增加，相位连续延迟。5.3铅行波的一般传播特性，(3)当时。这是临界情况。也就是说，图案可以传输的边界点。因此，模式可以传输的阈值频率称为截

13、止频率，其波长称为截止波长或阈值波长。或者反映了分布式传输系统中两个最重要的茄子特性参数，即传输系统的基本传输特性。也就是说，在指定的TE模式或TM模式传输线内，模式电磁波传输要求操作频率高于该模式的截止频率，并且相应的操作波长必须小于该模式的截止波长。在牙齿点，传输线就像高通滤波器。5.3铅行波的一般传播特性，2 .TE模式和TM模式的截止频率和截止波长分别为：在实际问题中，通常提供波源的振动频率F或自由空间内的波长，因此传输线的所有TE模式或TM模式可以传播的条件是模式本身的截止频率和截止波长。一般来说，如以上两种茄子方式所示，介质是参数，空气是填充指定尺寸空气的传输线，如果指定频率的电磁

14、波模式由于频率低而不能传播，则可以使用5.3导波的一般传播特性填充该传输线或填充适当的大介质以降低阻塞频率。牙齿模式可以在传输线中传播。这种方法在微波工程中经常采用。3.在TE模式和TM模式的速度(1)相速度表达式中，在填充传输线等介质的无限空间中，相同频率的TEM平面波的相位速度，在相同无限介质空间中，相同频率的TEM平面波的波长。5.3导波的一般传播特性，如上所述，特定频率的TE模式或TM模式在传输线上的速度比在相同无限介质上相同频率的TEM平面波的速度快。TE模式和TM模式的相位速度与波长、频率相关，因此TE模式和TM模式是分布式模式，传输TE模式和TM模式的传输线是分布式传输系统，牙齿色散是由传输线本身的结构特性(即边界条件)引起的，因此也称为几何色散。(2)组速度组速度是由许多频率组成的波组的速度或曹征波包络的速度，一般公式如下：5.3铅行波的一般传播特性，其原因如下：只有窄波段信号才有意义。信号很大的时候，由于各频率传输速度不同，信号产生严重的畸变，此时，军速失去了意义。4.导波波长显然，传输线