[信息與通信]微波技術與天線第4章(已修改)
2025-02-02 12:54 本頁面
【正文】 第 4章 微波網絡基礎 等效傳輸線 單口網絡 雙端口網絡的阻抗與轉移矩陣 散射矩陣與傳輸矩陣 多端口網絡的散射矩陣 第 4章 微波網絡基礎 第 4章 微波網絡基礎 1. 等效電壓和等效電流 ? 為定義任意傳輸系統(tǒng)某一參考面上的電壓和電流 , 作以下規(guī)定 : ? ① 電壓 U(z)和電流 I(z)分別與 Et和 Ht成正比 。 ? ② 電壓 U(z)和電流 I(z)共軛乘積的實部應等于平均傳輸功率。 ? ③ 電壓和電流之比應等于對應的等效特性阻抗值。 ? 等效傳輸線 第 4章 微波網絡基礎 式中 ek(x, y)、 hk(x, y)是二維實函數 , 代表了橫向場的模式橫向分布函數 , Uk(z)、 Ik(z)都是一維標量函數 , 它們反映了橫向電磁場各模式沿傳播方向的變化規(guī)律 , 故稱為模式等效電壓和模式等效電流。值得指出的是這里定義的等效電壓、等效電流是形式上的 , 它具有不確定性 , 上面的約束只是為討論方便 , 下面給出在上面約束條件下模式分布函數應滿足的條件。 ?(411) 對任一導波系統(tǒng) , 不管其橫截面形狀如何（雙導線、 矩形波導、 圓形波導、 微帶等） , 也不管傳輸哪種波形（ TEM波、 TE波、 TM波等） , 其橫向電磁場總可以表示為 第 4章 微波網絡基礎 由規(guī)定 ② 可知 , ek、 hk應滿足 : 由電磁場理論可知 , 各模式的波阻抗為 : 其中 , Zek為該模式等效特性阻抗。 ?(412)(413)(414) 由電磁場理論可知 , 各模式的傳輸功率可由下式給出 : 第 4章 微波網絡基礎 綜上所述 , 為唯一地確定等效電壓和電流 , 在選定模式特性阻抗條件下各模式橫向分布函數還應滿足下面以例子來說明這一點。 ? [例 ］ 求出矩形波導 TE10模的等效電壓、 等效電流和等效特性阻抗。 ? 解 : 由第 2章可知(415) 第 4章 微波網絡基礎其中 , TE10的波阻抗可見所求的模式等效電壓、等效電流可表示為(416) (417) 第 4章 微波網絡基礎 式中 ,Ze為模式特性阻抗 , 現取 Ze= ?? , 我們來確定 A1。 由式（ 4 1 6） 及（ 4 –1 7） 可得由式（ 4 1 5） 可推得(418)(419) 第 4章 微波網絡基礎 于是唯一確定了矩形波導 TE10模的等效電壓和等效電流 , 即 此時波導任意點處的傳輸功率為 與式（ 2. 2. 26）相同 , 也說明此等效電壓和等效電流滿足第 ② 條規(guī)定。 ?(4110)(4111) 第 4章 微波網絡基礎 2. 模式等效傳輸線 ? 由前面分析可知 , 不均勻性的存在使傳輸系統(tǒng)中出現多模傳輸 , 由于每個模式的功率不受其它模式的影響 , 而且各模式的傳播常數也各不相同 , 因此每一個模式可用一獨立的等效傳輸線來表示。 這樣可把傳輸 N個模式的導波系統(tǒng)等效為 N個獨立的模式等效傳輸線 , 每根傳輸線只傳輸一個模式 , 其特性阻抗及傳播常數各不相同 , 如圖 所示。另一方面由不均勻性引起的高次模, 通常不能在傳輸系統(tǒng)中傳播 , 其振幅按指數規(guī)律衰減。因此高次模的場只存在于不均勻區(qū)域附近 , 它們是局部場。 第 4章 微波網絡基礎圖 4 – 1 多模傳輸線的等效 第 4章 微波網絡基礎 在離開不均勻處遠一些的地方 , 高次模式的場就衰減到可以忽略的地步 , 因此在那里只有工作模式的入射波和反射波。通常把參考面選在這些地方 , 從而將不均勻性問題化為等效網絡來處理。如圖 42 所示是導波系統(tǒng)中插入了一個不均勻體及其等效微波網絡。 ? 建立在等效電壓、 等效電流和等效特性阻抗基礎上的傳輸線稱為等效傳輸線 , 而將傳輸系統(tǒng)中不均勻性引起的傳輸特性的變化歸結為等效微波網絡 , 這樣均勻傳輸線中的許多分析方法均可用于等效傳輸線的分析。 ? 第 4章 微波網絡基礎圖 4 –
教學課件相關推薦
鄂ICP備17016276號-1