Ch耦合带状线学习教案

1、第章耦合带状线Coupled Stripline 在微波工程设计中，由于定向耦合器、滤波器等在微波工程设计中，由于定向耦合器、滤波器等元件元件(yunjin)(yunjin)的实际需要，提出了耦合带状线，如的实际需要，提出了耦合带状线，如图所示。图所示。 图图 26-1 26-1 耦合带状线耦合带状线 第1页/共30页第一页，共31页。一、电容(dinrng)矩阵和Y矩阵 部分电容的概念是最直观描述部分电容的概念是最直观描述(mio sh)(mio sh)耦合结构的耦合结构的一种方法。一种方法。 我们给出一般耦合传输线的力线和部分我们给出一般耦合传输线的力线和部分(b fen)(b fen)电

2、容情况，可以看出有三个电容电容情况，可以看出有三个电容 和和 都称部分都称部分(b fen)(b fen)电容；其中电容；其中 是是a a的自电容，的自电容， 是是b b的自电容，的自电容， 是是a,ba,b之间的互之间的互电容。电容。电容电容C C 部分电容部分电容 CC 特性阻抗特性阻抗Z Z0 0 耦合耦合 第2页/共30页第二页，共31页。图图 26-2 26-2 部分部分(b fen)(b fen)电容电容 一、电容(dinrng)矩阵和Y矩阵 (26-1)(26-1)第3页/共30页第三页，共31页。特性特性(txng)(txng)导纳导纳 ，也写成矩阵式，也写成矩阵式 写成矩阵形

3、式写成矩阵形式(xngsh)(xngsh)，注意上面电容都是单位长，注意上面电容都是单位长度电容度电容一、电容(dinrng)矩阵和Y矩阵 (26-2)(26-2)第4页/共30页第四页，共31页。其中其中那么，如定义那么，如定义v vQ Q= =I I有有 (26-3) (26-3) 式式(26-3)(26-3)表示表示(biosh)(biosh)在任意激励在任意激励V1V1，V2V2T T的条件下，两条耦合传输线所传输的电流的条件下，两条耦合传输线所传输的电流I1I1，I2I2T T。 一、电容(dinrng)矩阵和Y矩阵 第5页/共30页第五页，共31页。 耦合传输线的耦合耦合传输线的耦

4、合(Coupling)(Coupling)表现在矩阵有非对角项。表现在矩阵有非对角项。“奇偶模方法奇偶模方法(fngf)”(fngf)”的核心是解偶，它来自的核心是解偶，它来自“对称和对称和反对称反对称”思想。思想。 例如，任意矩阵例如，任意矩阵(matrix)(matrix)可以分解成对称与反对称矩可以分解成对称与反对称矩阵之和阵之和 (26-4) (26-4)完全类似完全类似 (26-5) (26-5)二、奇偶(q u)模分析方法 第6页/共30页第六页，共31页。我们我们(w men)(w men)定义定义分别为偶模激励分别为偶模激励(jl)(jl)和奇模激励和奇模激励(jl)(jl)。

5、 偶模偶模(even mode)(even mode)激励激励(jl)(jl)是一种对称激励是一种对称激励(jl)(jl)； 奇模奇模(odd mode)(odd mode)激励激励(jl)(jl)是一种反对称激是一种反对称激励励(jl)(jl)。二、奇偶(q u)模分析方法 (26-6)(26-6)(26-7)(26-7)第7页/共30页第七页，共31页。其中关系是其中关系是不管是哪种激励，它们都是建立不管是哪种激励，它们都是建立(jinl)(jinl)在在“线性迭加线性迭加原理原理”基础上的。基础上的。二、奇偶(q u)模分析方法 (26-8)(26-8)第8页/共30页第八页，共31页。

6、写出变换写出变换(binhun)(binhun)矩阵矩阵也就是也就是(jish)(jish)二、奇偶(q u)模分析方法 第9页/共30页第九页，共31页。这样这样(zhyng)(zhyng)就可以得到就可以得到特别对于特别对于(duy)(duy)对称耦合传输线对称耦合传输线Y11Y11Y22Y22，有，有二、奇偶(q u)模分析方法 (26-9)(26-9)第10页/共30页第十页，共31页。其中其中(qzhng) (qzhng) 分别是偶模导纳和奇模导纳，这种做法把互耦问题化分别是偶模导纳和奇模导纳，这种做法把互耦问题化成两个独立问题成两个独立问题-从数学从数学(shxu)(shxu)上而

7、言，也即矩阵对角上而言，也即矩阵对角化的方法，从几何上而言，则对应坐标旋转的方法。化的方法，从几何上而言，则对应坐标旋转的方法。 二、奇偶(q u)模分析方法 (26-10)(26-10)(26-11)(26-11)(26-12)(26-12)第11页/共30页第十一页，共31页。在技术方面习惯常用在技术方面习惯常用(chn yn)(chn yn)阻抗阻抗 分别是偶模阻抗和奇模阻抗，应该分别是偶模阻抗和奇模阻抗，应该(ynggi)(ynggi)明确偶明确偶模和奇模是一种模和奇模是一种( (外部外部) )激励激励(exciting)(exciting)。这里让我们进。这里让我们进一步考察这两种特

8、征激励的物理意义。一步考察这两种特征激励的物理意义。 偶模激励是磁壁偶模激励是磁壁偶对称轴。偶对称轴。 奇模激励是电壁奇模激励是电壁奇对称轴。奇对称轴。 二、奇偶(q u)模分析方法 (26-13)(26-13)第12页/共30页第十二页，共31页。 相应的电力线分布见图所示。相应的电力线分布见图所示。 从图明显从图明显(mngxin)(mngxin)看出：看出： 耦合传输线中偶模阻抗大于奇模阻抗，这是重要的耦合传输线中偶模阻抗大于奇模阻抗，这是重要的物理物理(wl)(wl)概念。概念。 二、奇偶(q u)模分析方法 (26-14)(26-14)第13页/共30页第十三页，共31页。 1. 奇

9、偶奇偶(q u)模的网络基础模的网络基础磁壁磁壁(偶对称轴偶对称轴) 电壁电壁(奇对称轴奇对称轴) Ce=Cp+Cf+Cf Co=Cp+Cf+Cg三、奇偶(q u)模方法的深入基础 (a) even mode (b) odd mode图图 26-3 奇偶模激励的物理奇偶模激励的物理(wl)意义意义第14页/共30页第十四页，共31页。 从网络理论，奇偶模是一种广义变换从网络理论，奇偶模是一种广义变换(binhun)。 很明显可看出：很明显可看出： (26-15)这是几何对称传输线的一种模式。这是几何对称传输线的一种模式。 三、奇偶模方法(fngf)的深入基础 第15页/共30页第十五页，共31

10、页。2. 奇偶模的本征值理论奇偶模的本征值理论 为 了 把 奇 偶 模 方 法 推 广 到 不 对 称 传 输 线 情 况为 了 把 奇 偶 模 方 法 推 广 到 不 对 称 传 输 线 情 况(qngkung)，我们要研究本征值理论。，我们要研究本征值理论。 定义定义称为本征方程。其中称为本征方程。其中(qzhng)为本征值，为本征值，对应的对应的V称为本征激励。对应双线情况，有称为本征激励。对应双线情况，有 三、奇偶(q u)模方法的深入基础 (26-16)(26-16)(26-17)(26-17)第16页/共30页第十六页，共31页。( a ) 原 问 题原 问 题(wnt) 三、奇偶

11、模方法的深入(shnr)基础 第17页/共30页第十七页，共31页。(b)网络变换网络变换图图 26-4 奇偶模的网络变换思想奇偶模的网络变换思想Case 1.对称对称(duchn)传输线情况传输线情况 Y11=Y22三、奇偶模方法的深入(shnr)基础 (26-18)(26-18)第18页/共30页第十八页，共31页。具体即可看出具体即可看出在在1的条件的条件(tiojin)下，本征方程具体为下，本征方程具体为三、奇偶模方法的深入(shnr)基础 第19页/共30页第十九页，共31页。也可写出也可写出得到得到(d do) (26-19)在在2的条件下，本征方程具体为的条件下，本征方程具体为三

12、、奇偶模方法(fngf)的深入基础 第20页/共30页第二十页，共31页。也可写出也可写出得到得到(d do) 三、奇偶模方法的深入(shnr)基础 (26-20)(26-20)第21页/共30页第二十一页，共31页。在在 条件条件(tiojin)下，本征方程具体为下，本征方程具体为 Case 2 不对称不对称(duchn)传输线情况传输线情况 三、奇偶模方法(fngf)的深入基础 (26-21)(26-21)第22页/共30页第二十二页，共31页。设设其中其中(qzhng) (26-22)Note：在推导中务必注意到在实际上：在推导中务必注意到在实际上 0。在在 条件下，本征方程具体为条件下

13、，本征方程具体为三、奇偶(q u)模方法的深入基础 第23页/共30页第二十三页，共31页。设设请注意请注意(zh y) (26-23)因此可写出因此可写出三、奇偶模方法(fngf)的深入基础 第24页/共30页第二十四页，共31页。三、奇偶模方法(fngf)的深入基础 (26-24)(26-24)(26-25)(26-25)(26-26)(26-26)(26-27)(26-27)第25页/共30页第二十五页，共31页。 很明显，在不对称传输线的情况下，有三个独立很明显，在不对称传输线的情况下，有三个独立(dl)参量：和这一点与对称情况完全不同。参量：和这一点与对称情况完全不同。 图图26-5

14、 不对称不对称(duchn)的奇偶模分的奇偶模分解解 三、奇偶模方法(fngf)的深入基础 (26-28)(26-28)第26页/共30页第二十六页，共31页。1 1耦合带线分析耦合带线分析(fnx)(fnx) 这里所介绍的是这里所介绍的是S.B.Cohn(1955)S.B.Cohn(1955)的工作。的工作。 图图26-6 分析分析(fnx)问题问题 四、耦合带线设计(shj) 已知已知求解求解(26-29)(26-29)第27页/共30页第二十七页，共31页。其中其中(qzhng)(qzhng) (26-30) (26-30)同样有同样有 四、耦合带线设计(shj) (26-31)(26-31)第28页/共30页第二十八页，共31页。2. 2. 耦合带线综合耦合带线综合(zngh) (zngh) 图图26-7 综合综合(zngh)问问题题 四、耦合带线设计(shj) 求解求解已知已知 (26-32)(26-32)第29页/共30页第二十九页，共31页。感谢您的观看(gunkn)！第30页/共30页第三十页，共31页。NoIm