chap2 15尺寸選擇 其他傳輸

1.什么叫模式簡并？矩形波導和圓波導中分別存在哪些簡并？矩形波導和圓波導中模式簡并有何異同？2.圓波導的主模特點及應用。3.圓波導TE01模特點及應用。4.圓波導TM01模特點及應用。5圓波導TEnm下標n,m代表的物理意義?復習1.8傳輸TEM波的導波系統(tǒng)，若工作頻率為3GHz，填充介質為聚四氟乙烯(εr=2.1，ε’’/ε=0.00015)，試求αd1.3書上p13有詳細的證明。解：第一章作業(yè)講解σ是介質的電導率，這里填充的是聚四氟乙烯，故σ＝0第一章作業(yè)講解2.3第二章部分作業(yè)講解2.4第二章部分作業(yè)講解2.8(1)1.5cm出現(xiàn)TE10、TE20、TE01、TE11、TM11、TE30、TE21、TM21;工作波長30mm:TE10;工作波長50mm:不能傳播。2.7第二章部分作業(yè)講解2.9第二章部分作業(yè)講解2.92.152.11n,m的物理意義，TE12，TM12的橫截面場結構圖第二章部分作業(yè)講解2.18磁力線就畫一根，如何代表大小？要不就是沒有方向。計算結果要有單位TM2110月29日期中考試一

同軸線中的TE波和TM波

二

同軸線、矩形波導、圓波導的截面尺寸選擇2.3同軸線、矩形波導和圓波導的尺寸選擇三其他形式的金屬柱面波導簡介

2.4介質波導和光纖圖2.32雙脊波導和單脊波導橫截面形狀及主場分布。脊波導三其他形式的金屬柱面波導簡介

三其他形式的金屬柱面波導簡介

三其他形式的金屬柱面波導簡介

應用，如:寬帶脊波導濾波器、寬帶定向耦合器、雙工器、變頻器、移相器、脊波導縫隙天線陣等等。補充非對稱雙脊波導圓形對稱脊波導異形波導：橢圓波導、半圓波導、扇形波導三其他形式的金屬柱面波導簡介

2.3同軸線、矩形波導和圓波導的尺寸選擇一

同軸線中的TE波和TM波

－縱向場法一

同軸線中的TE波和TM波

TEM波的求解先求標量位函數(shù)Φ

電磁和磁場

代入(1.44)

解得(2.108a)(2.108b)一

同軸線中的TE波和TM波

無量綱同軸線不包括r=0這一點。求kc，利用導波系統(tǒng)的邊界條件。圓波導(2.109a)(2.109b)對于TE波，將(2.108a)代入(2.109a)可得一

同軸線中的TE波和TM波

式(2.110)是關于的線性方程組，有解的條件是其系數(shù)行列式等于零，即得(2.110a)(2.110b)(2.111a)式(2.111a)為TE波的本征值方程。一

同軸線中的TE波和TM波

式(2.111a)

、(2.111b)均屬于超越方程，可用數(shù)值解求得各模的，從而求出相應的。(2.111b)TM波的本征值方程為一

同軸線中的TE波和TM波

圖2.37一

同軸線中的TE波和TM波

TE11TM01TE01(2.112a)假定式中均較大，由大宗量貝塞爾函數(shù)的漸近式(見附錄VI)可得TE波，當n=0時，由式(2.111a)得代入關系可得(2.112b)一

同軸線中的TE波和TM波

(2.111a)有一

同軸線中的TE波和TM波

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

同軸線中的TE波和TM波

圖2.38一

同軸線中的TE波和TM波

TE11TE20(2.116)TM波由式(2.111b)

，也假定均較大，利用貝塞爾函數(shù)大宗量漸近式可得從而(2.117)最低TM模是TM01模，其截止波長近似為(2.118)(2.111b)根據(jù)上面分析，同軸線的第一個高次模是模。一

同軸線中的TE波和TM波

由(2.114)知二同軸線應用補充同軸線的一些典型衰減值

普通低耗同軸線的衰減高級低耗同軸線的衰減二同軸線應用補充傳輸線損耗功率損耗系統(tǒng)中常常用到傳輸線以及插入損耗，對于傳輸線而言，就是該段傳輸線的總衰減(以dB表示)。例1對于SYV-50-7電纜，使用電纜的長度為2m，工作頻率為900MHz，則該電纜的插入損耗為：L=23.8×2/100=0.476(dB)相應的功率通過率為即100W的射頻(900MHz)功率通過該電纜時，通過功率為89.6W，損耗功率達10.4W。ZL功率傳輸例2某GMS基站(工作頻率900MHz頻段)，天線離機房約68m。如采用SYV-50-9電纜，則插入損耗為：L=23.8×68/100=13.67(dB)相應的功率通過率為即100W的射頻功率通過該電纜時，通過功率僅為4.3W，損耗功率達95.7W。相應的功率通過率為即100W的射頻功率通過該電纜時，通過功率為21.9W，損耗功率為78.1W。如采用NOKIA12D-FB電纜，插入損耗為L=9.7×68/100=6.6(dB)∴在GMS基站實際工作中，人們總是采用進口的低損耗電纜進行功率傳輸。3元/m

50元/m

全球移動通信系統(tǒng)GlobalSystemforMobileCommunications用于傳輸能量的導體系統(tǒng)，確定橫向尺寸一般遵循以下原則：(2)擊穿功率(即功率容量)盡可能大。

二同軸線、矩形波導、圓波導的截面尺寸選擇(1)保證單模工作，且頻帶盡可能寬；(3)損耗或衰減盡量小。二同軸線、矩形波導、圓波導的截面尺寸選擇

為安全起見常取根據(jù)(1)在給定工作波長范圍內只傳輸主模－TEM模，應該滿足同軸線(2.119a)或(2.119b)(2.119c)二同軸線、矩形波導、圓波導的截面尺寸選擇

(2.120)(2.121)二同軸線、矩形波導、圓波導的截面尺寸選擇

(2.23)(2.25)功率容量二同軸線、矩形波導、圓波導的截面尺寸選擇

衰減常折衷取b/a＝2.3空氣填充硬同軸線的阻抗標準值常采用50(Ω)和75(Ω)

。為了保證只傳輸主模TE10模，工作波長一方面應滿足矩形波導尺寸選擇

(2.122)此為通過條件。另一方面應滿足(2.123)此為抑制條件。

二同軸線、矩形波導、圓波導的截面尺寸選擇

為了抑制TE20模，應滿足為了抑制TE01模，應滿足(2.48)為使單模工作區(qū)頻帶盡可能寬，應取。綜合上述考慮，由第一原則得到a

、b的范圍為二同軸線、矩形波導、圓波導的截面尺寸選擇

(2.124)(2.125)二同軸線、矩形波導、圓波導的截面尺寸選擇

兼顧三方面要求，a

、b一般選取(2.126)從衰減最小考慮，由式(2.70)可知b應盡量大。(2.70)二同軸線、矩形波導、圓波導的截面尺寸選擇

(2.109a)二同軸線、矩形波導、圓波導的截面尺寸選擇

10公分波導BJ-32，，公分＝cm5公分波導BJ-70，，3公分波導BJ-100，。圓波導(2.128)一般可選傳輸主模時應滿足可得(2.129)二同軸線、矩形波導、圓波導的截面尺寸選擇

取得解由得例2.6空氣填充同軸線，單模傳輸?shù)淖罡吖ぷ黝l率為3GHz，同軸線特性阻抗，求內導體外徑d和外導體內徑

D。二同軸線、矩形波導、圓波導的截面尺寸選擇

故二同軸線、矩形波導、圓波導的截面尺寸選擇

例2.7

某雷達發(fā)射機的輸出功率P=500kW，工作頻率f=6GHz。發(fā)射機到天線之間需用9m長銅制矩形波導作饋線。試合理選用該矩形波導。解二同軸線、矩形波導、圓波導的截面尺寸選擇

各類傳輸線內傳輸?shù)闹髂＜捌浣刂共ㄩL和單模傳輸條件列表如下：二同軸線、矩形波導、圓波導的截面尺寸選擇

2.4介質波導和光纖

下面將介紹幾種毫米波傳輸線。毫米波，亞毫米波傳輸線基本要求

·頻帶寬·低損耗(傳輸損耗和輻射損耗)·便于集成·制造簡便主要是介質波導，懸置帶線，鰭線等，這里將討論——圓柱介質波導。

2.4介質波導和光纖

光纖(OpticalFiber)即光導纖維，我們討論通信所用的階躍光纖。2.4介質波導和光纖

圓柱介質波導圓柱介質波導屬于開波導系統(tǒng)(OpenWaveguideSystem)，因而求解區(qū)域自然是全空間(fullspace)2.4介質波導和光纖

介質波導的本征模包括：1表面波(表面波，傳輸波)；2輻射波；3消失波(凋落模、截止模)；4泄漏波2.4介質波導和光纖

模式概述簡諧變化指數(shù)衰減指數(shù)衰減纖芯n1包層n2包層n22.4介質波導和光纖

圓波導的模式理論

在受光角之內入射的光在光纖中激勵出特定的模式。所謂模式是指電磁場的不同分布形式，它可以分為以下幾種類型：1.橫電模(TE)：z方向上的電場分量為0，或電場分量垂直于z2.橫磁模(TM)：z方向上的磁場分量為0，或磁場分量垂直于z3.混合模(HEorEH)：z方向上的電場和磁場都不為0HE(Ez>Hz)相反EH(Ez<Hz)

介質波導中可能存在四種導模：TE0m、TM0m、EHnm、HEnm圓柱形介質波導的主模是HE11模，截止頻率為0。其余均屬于高次模)。最靠近主模的是TM01和TE01模，其截止頻率為2.4介質波導和光纖

目前光纖的種類繁多，但就其