圓形波導(dǎo)ppt課件
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廣泛用于各種諧振器、波長(zhǎng)計(jì)。,返回,§3.2 圓形波導(dǎo),常用模式,特點(diǎn),損耗小,雙極化,加工方便,TE11,TE01,TM01,1,1.圓波導(dǎo)的導(dǎo)模:,電磁場(chǎng)的橫縱向場(chǎng)關(guān)系式。,圓波導(dǎo)中, 其場(chǎng)的縱向分量滿足二維亥姆霍茲方程:,,,,2,1)TE模,Ez=0,則,用分離變量法,令,代入方程并分離可得:,上面第二式為貝塞爾方程。,3,注意解在φ方向應(yīng)具有2π的周期性(單值條件),故 必須為整數(shù)m,第一式解為:,,由于圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)具有軸對(duì)稱性,場(chǎng)的極化方向具有不確定性,使導(dǎo)波場(chǎng)在φ方向存在 兩種可能的分布。它們獨(dú)立存在,相互正交(兩個(gè)線性無(wú)關(guān)的獨(dú)立成份),截止波長(zhǎng)相同,構(gòu)成同一波導(dǎo)的極化簡(jiǎn)并模。,4,5,∵ 而場(chǎng)在r =0處應(yīng)為有限 ∴A2=0,6,基本解為:,則得一般解:,式中 為 的根,其中n的意義:為滿足邊界條件,n為縱向電場(chǎng)沿徑向出現(xiàn)最大值的次數(shù)。,求得解后代入邊界條件可得本征值:,,7,各場(chǎng)分量為,場(chǎng)沿半徑按貝塞爾函數(shù)或按其導(dǎo)數(shù)的規(guī)律變化,波型指數(shù)n表示場(chǎng)沿半徑分布的最大值個(gè)數(shù);,場(chǎng)沿圓周方向按正弦或余弦函數(shù)形式變化,波型指數(shù)m表示場(chǎng)沿圓周分布的整波數(shù)。,8,TEmn導(dǎo)模的各參數(shù):,波阻抗:,傳播常數(shù):,截止波長(zhǎng):,截止頻率:,9,TE11模,TE01模,10,2)TM模,Hz = 0,則,11,各場(chǎng)分量為:,場(chǎng)沿半徑按貝塞爾函數(shù)或按其導(dǎo)數(shù)的規(guī)律變化,波型指數(shù)n 表示場(chǎng)沿半徑分布的最大值個(gè)數(shù);場(chǎng)沿圓周方向按正弦或余 弦函數(shù)形式變化,波型指數(shù)m表示場(chǎng)沿圓周分布的整波數(shù)。,12,TMmn導(dǎo)模的各參數(shù):,波阻抗:,傳播常數(shù):,截止波長(zhǎng):,截止頻率:,TM01模,最小值,13,存在兩種簡(jiǎn)并: 極化簡(jiǎn)并:一種是 m≠0 的TEmn或TMmn模式的。 模式簡(jiǎn)并:TE0n模與TM1n模簡(jiǎn)并 (這是由Bessel函數(shù)的特性所決定 ),圓波導(dǎo)的主模是TE11模, ; TM01模為次主模,圓波導(dǎo)中的傳輸特性:,l 圓波導(dǎo)中傳輸條件,14,2.主模TE11模場(chǎng)結(jié)構(gòu),場(chǎng)結(jié)構(gòu)與矩形波導(dǎo)的TE10模場(chǎng)結(jié)構(gòu)相似。,15,實(shí)用中圓波導(dǎo)TE11模是由矩形波導(dǎo)TE10模來(lái)激勵(lì);自然過(guò)渡。,,注意: TE11模存在極化簡(jiǎn)并,垂直極化和水平極化具有相同的截止波長(zhǎng),因此利用波導(dǎo)尺寸不能實(shí)現(xiàn)單模傳輸,可利用激勵(lì)來(lái)實(shí)現(xiàn); 在傳輸過(guò)程中,當(dāng)圓波導(dǎo)出現(xiàn)不均勻性時(shí)或有橢圓度時(shí),就會(huì)分裂出 模。,16,利用圓波導(dǎo)TE11模的極化簡(jiǎn)并特性可以構(gòu)成一些雙極化元件,如極化分離器、極化衰減器等。,結(jié)論:通常不采用圓波導(dǎo)來(lái)傳輸微波能量和信號(hào)。 TE11是最低模,但不是理想工作模式。,雖然極化簡(jiǎn)并模式不利于微波能量的傳輸,但在通信中常利用極化模傳輸兩路信號(hào),使在有限的頻帶內(nèi)傳輸更多的信號(hào)。,17,①電磁場(chǎng)沿 方向不變化,場(chǎng)具有軸對(duì)稱性;,l常用的還有,(1)圓對(duì)稱TM01模,②電場(chǎng)集中在中心線附近;磁場(chǎng)集中在波導(dǎo)附近;,③磁場(chǎng)只有 分量,因此產(chǎn)生 ;---適用于作天線掃描裝置的旋轉(zhuǎn)鉸鏈的工作模式。,18,(2)低損耗TE01模,①電磁場(chǎng)沿 方向不變化,場(chǎng)具有軸對(duì)稱性;,②只有 分量,在r = 0 及r = a 處, ;,③在 時(shí),只有 分量,故圓波導(dǎo)壁上只有 分量;此模式下,當(dāng)f 增高時(shí),損耗下降,此模式常用作毫米波長(zhǎng)距離傳輸、高Q圓柱諧振器,19,TE11、 TM01、 TE01導(dǎo)模場(chǎng),20,§3.3 同軸線,同軸線傳輸TEM模式的波,但當(dāng)同軸線的橫向尺寸可與工作波長(zhǎng)相比擬的時(shí),會(huì)出現(xiàn)TE模和TM模(同軸線的高次模)。主要研究TEM模。,TEM波中:,21,導(dǎo)波場(chǎng)的求解方法:,電位滿足拉普拉斯方程,求解柱坐標(biāo)下的拉普拉斯方程的解。,具有對(duì)稱性,22,邊界條件:,代入可得,23,求解可得,代入并整理可得解為,24,傳輸特性:,特性阻抗:,25,,同軸線導(dǎo)體損耗最小的尺寸條件為: 對(duì)應(yīng)空氣阻抗為76.71Ω;,空氣同軸線的最大功率容量為:,26,綜合考慮損耗和功率容量,選擇,此時(shí)對(duì)應(yīng)空氣的特性阻抗為50Ω。,,為避免高次模的出現(xiàn),使傳輸線上只傳輸TEM模,則同軸線尺寸的選擇:,27,28,- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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