chap2 15尺寸选择 其他传输

1.什么叫模式简并？矩形波导和圆波导中分别存在哪些简并？矩形波导和圆波导中模式简并有何异同？2.圆波导的主模特点及应用。3.圆波导TE01模特点及应用。4.圆波导TM01模特点及应用。5圆波导TEnm下标n,m代表的物理意义?复习1.8传输TEM波的导波系统，若工作频率为3GHz，填充介质为聚四氟乙烯(εr=2.1，ε’’/ε=0.00015)，试求αd1.3书上p13有详细的证明。解：第一章作业讲解σ是介质的电导率，这里填充的是聚四氟乙烯，故σ＝0第一章作业讲解2.3第二章部分作业讲解2.4第二章部分作业讲解2.8(1)1.5cm出现TE10、TE20、TE01、TE11、TM11、TE30、TE21、TM21;工作波长30mm:TE10;工作波长50mm:不能传播。2.7第二章部分作业讲解2.9第二章部分作业讲解2.92.152.11n,m的物理意义，TE12，TM12的横截面场结构图第二章部分作业讲解2.18磁力线就画一根，如何代表大小？要不就是没有方向。计算结果要有单位TM2110月29日期中考试一

同轴线中的TE波和TM波

二

同轴线、矩形波导、圆波导的截面尺寸选择2.3同轴线、矩形波导和圆波导的尺寸选择三其他形式的金属柱面波导简介

2.4介质波导和光纤图2.32双脊波导和单脊波导横截面形状及主场分布。脊波导三其他形式的金属柱面波导简介

三其他形式的金属柱面波导简介

三其他形式的金属柱面波导简介

应用，如:宽带脊波导滤波器、宽带定向耦合器、双工器、变频器、移相器、脊波导缝隙天线阵等等。补充非对称双脊波导圆形对称脊波导异形波导：椭圆波导、半圆波导、扇形波导三其他形式的金属柱面波导简介

2.3同轴线、矩形波导和圆波导的尺寸选择一

同轴线中的TE波和TM波

－纵向场法一

同轴线中的TE波和TM波

TEM波的求解先求标量位函数Φ

电磁和磁场

代入(1.44)

解得(2.108a)(2.108b)一

同轴线中的TE波和TM波

无量纲同轴线不包括r=0这一点。求kc，利用导波系统的边界条件。圆波导(2.109a)(2.109b)对于TE波，将(2.108a)代入(2.109a)可得一

同轴线中的TE波和TM波

式(2.110)是关于的线性方程组，有解的条件是其系数行列式等于零，即得(2.110a)(2.110b)(2.111a)式(2.111a)为TE波的本征值方程。一

同轴线中的TE波和TM波

式(2.111a)

、(2.111b)均属于超越方程，可用数值解求得各模的，从而求出相应的。(2.111b)TM波的本征值方程为一

同轴线中的TE波和TM波

图2.37一

同轴线中的TE波和TM波

TE11TM01TE01(2.112a)假定式中均较大，由大宗量贝塞尔函数的渐近式(见附录VI)可得TE波，当n=0时，由式(2.111a)得代入关系可得(2.112b)一

同轴线中的TE波和TM波

(2.111a)有一

同轴线中的TE波和TM波

(2.112b)由式(2.113b)可得TE0m模的截止波长(2.113a)(2.113b)(2.115)(2.114)一

同轴线中的TE波和TM波

图2.38一

同轴线中的TE波和TM波

TE11TE20(2.116)TM波由式(2.111b)

，也假定均较大，利用贝塞尔函数大宗量渐近式可得从而(2.117)最低TM模是TM01模，其截止波长近似为(2.118)(2.111b)根据上面分析，同轴线的第一个高次模是模。一

同轴线中的TE波和TM波

由(2.114)知二同轴线应用补充同轴线的一些典型衰减值

普通低耗同轴线的衰减高级低耗同轴线的衰减二同轴线应用补充传输线损耗功率损耗系统中常常用到传输线以及插入损耗，对于传输线而言，就是该段传输线的总衰减(以dB表示)。例1对于SYV-50-7电缆，使用电缆的长度为2m，工作频率为900MHz，则该电缆的插入损耗为：L=23.8×2/100=0.476(dB)相应的功率通过率为即100W的射频(900MHz)功率通过该电缆时，通过功率为89.6W，损耗功率达10.4W。ZL功率传输例2某GMS基站(工作频率900MHz频段)，天线离机房约68m。如采用SYV-50-9电缆，则插入损耗为：L=23.8×68/100=13.67(dB)相应的功率通过率为即100W的射频功率通过该电缆时，通过功率仅为4.3W，损耗功率达95.7W。相应的功率通过率为即100W的射频功率通过该电缆时，通过功率为21.9W，损耗功率为78.1W。如采用NOKIA12D-FB电缆，插入损耗为L=9.7×68/100=6.6(dB)∴在GMS基站实际工作中，人们总是采用进口的低损耗电缆进行功率传输。3元/m

50元/m

全球移动通信系统GlobalSystemforMobileCommunications用于传输能量的导体系统，确定横向尺寸一般遵循以下原则：(2)击穿功率(即功率容量)尽可能大。

二同轴线、矩形波导、圆波导的截面尺寸选择(1)保证单模工作，且频带尽可能宽；(3)损耗或衰减尽量小。二同轴线、矩形波导、圆波导的截面尺寸选择

为安全起见常取根据(1)在给定工作波长范围内只传输主模－TEM模，应该满足同轴线(2.119a)或(2.119b)(2.119c)二同轴线、矩形波导、圆波导的截面尺寸选择

(2.120)(2.121)二同轴线、矩形波导、圆波导的截面尺寸选择

(2.23)(2.25)功率容量二同轴线、矩形波导、圆波导的截面尺寸选择

衰减常折衷取b/a＝2.3空气填充硬同轴线的阻抗标准值常采用50(Ω)和75(Ω)

。为了保证只传输主模TE10模，工作波长一方面应满足矩形波导尺寸选择

(2.122)此为通过条件。另一方面应满足(2.123)此为抑制条件。

二同轴线、矩形波导、圆波导的截面尺寸选择

为了抑制TE20模，应满足为了抑制TE01模，应满足(2.48)为使单模工作区频带尽可能宽，应取。综合上述考虑，由第一原则得到a

、b的范围为二同轴线、矩形波导、圆波导的截面尺寸选择

(2.124)(2.125)二同轴线、矩形波导、圆波导的截面尺寸选择

兼顾三方面要求，a

、b一般选取(2.126)从衰减最小考虑，由式(2.70)可知b应尽量大。(2.70)二同轴线、矩形波导、圆波导的截面尺寸选择

(2.109a)二同轴线、矩形波导、圆波导的截面尺寸选择

10公分波导BJ-32，，公分＝cm5公分波导BJ-70，，3公分波导BJ-100，。圆波导(2.128)一般可选传输主模时应满足可得(2.129)二同轴线、矩形波导、圆波导的截面尺寸选择

取得解由得例2.6空气填充同轴线，单模传输的最高工作频率为3GHz，同轴线特性阻抗，求内导体外径d和外导体内径

D。二同轴线、矩形波导、圆波导的截面尺寸选择

故二同轴线、矩形波导、圆波导的截面尺寸选择

例2.7

某雷达发射机的输出功率P=500kW，工作频率f=6GHz。发射机到天线之间需用9m长铜制矩形波导作馈线。试合理选用该矩形波导。解二同轴线、矩形波导、圆波导的截面尺寸选择

各类传输线内传输的主模及其截止波长和单模传输条件列表如下：二同轴线、矩形波导、圆波导的截面尺寸选择

2.4介质波导和光纤

下面将介绍几种毫米波传输线。毫米波，亚毫米波传输线基本要求

·频带宽·低损耗(传输损耗和辐射损耗)·便于集成·制造简便主要是介质波导，悬置带线，鳍线等，这里将讨论——圆柱介质波导。

2.4介质波导和光纤

光纤(OpticalFiber)即光导纤维，我们讨论通信所用的阶跃光纤。2.4介质波导和光纤

圆柱介质波导圆柱介质波导属于开波导系统(OpenWaveguideSystem)，因而求解区域自然是全空间(fullspace)2.4介质波导和光纤

介质波导的本征模包括：1表面波(表面波，传输波)；2辐射波；3消失波(凋落模、截止模)；4泄漏波2.4介质波导和光纤

模式概述简谐变化指数衰减指数衰减纤芯n1包层n2包层n22.4介质波导和光纤

圆波导的模式理论

在受光角之内入射的光在光纤中激励出特定的模式。所谓模式是指电磁场的不同分布形式，它可以分为以下几种类型：1.横电模(TE)：z方向上的电场分量为0，或电场分量垂直于z2.横磁模(TM)：z方向上的磁场分量为0，或磁场分量垂直于z3.混合模(HEorEH)：z方向上的电场和磁场都不为0HE(Ez>Hz)相反EH(Ez<Hz)

介质波导中可能存在四种导模：TE0m、TM0m、EHnm、HEnm圆柱形介质波导的主模是HE11模，截止频率为0。其余均属于高次模)。最靠近主模的是TM01和TE01模，其截止频率为2.4介质波导和光纤

目前光纤的种类繁多，但就其