金屬波導(dǎo)ppt課件(參考版)
2025-05-10 03:48本頁面
【正文】 介質(zhì)損耗對 Q值有重要影響 , 因此高 Q的設(shè)計(jì)應(yīng)采用空氣介質(zhì) 。 ［解］其波數(shù)為 11095 0 ??? ???? cmc fk r ???令諧振模為 TE101模 , 得 2 2 2 2112 . 3 1 81 1 . 5 0 8 14 . 7 5 5l c mka??? ? ?? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?109101 2 2 2 2109011 2 2 2 2109110 2 2 2 21 1 3 10 1 1 0 102 55 1821 1 3 10 1 1 4 102 15 1821 1 3 10 1 1 8 102 55 152rrrcf H zalcf H zblcf H zab????? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ??可見 , TE101諧振頻率最低 , 是主模。 最后 , 當(dāng)同時(shí)存在導(dǎo)體損耗和介質(zhì)損耗時(shí) , 總損耗功率為Pc+Pd, 從而總 Q值為 111????????? ??dc Q 例 由紫銅矩形波導(dǎo) BJ48(a=, b = cm)制成諧振腔 , 其中充填聚乙烯 (εr=, tgδ=)。 對 TE101模 , 22022 220 224 1611||4 16 2eyVm x zVTEablW E dv EablW H H dv Ea??? ? ??????? ??? ? ? ??? ????????因 ??????????????????????????????????????????22222222121211211aaaTE故有 2016emablW W E???對于低損耗情況 ,導(dǎo)體損耗功率為 ??2220 0 0 022002202 2 2 2 222 ( 0) 2 ( 0)22 ( 0) | ( 0) |1182sctsa b b lsxzalxzsRP H dsRH z dx dy H x dy dzH y H y dx dzR ab bl alEl a l a???? ? ? ???? ? ? ????? ??? ? ? ??????????? ? ? ???(式中已代入 2/ 1 / 2 /2T E gla?? ? ? ? ? ? ???? ? ? ?????,因 d=λg/2 。 若無外源補(bǔ)充 , 振蕩一段時(shí)間后 , 腔中全部電磁能將變?yōu)闊崮?。試確定相應(yīng)的主模和諧振頻率。 有一填充空氣的矩形諧振腔，其沿著 x，y， z方向尺寸分別為（ 1） abl (2)alb。 其截止波數(shù)為 2 2 21m n pm n pa b l???? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?2 2 2mnpm n pka b l? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?TEmnp或 TMmnp模的諧振角頻率為 2 2 22mnpv m n pfa b l? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?TEmnp或 TMmnp模的諧振頻率為 若 b＜ a＜ d主諧振模 (諧振頻率最低 )將是 TE101模 , 對應(yīng)于長 λg/2的短路波導(dǎo)中的 TE10主波導(dǎo)模 。 諧 振 腔 圖 725 空腔諧振器及其耦合方式 波導(dǎo)諧振腔的諧振頻率 ))(,(0 zjkzjktt zz BeAeyxEE ?? ??應(yīng)用 z=0處 Et=0的邊界條件知 , B=A, 得 zkyxAEjE zt s i n),(2 0??然后由 z=d 處 Et=0 的條件得 sin kzl = 0, 故 1 , 2 , 3 ,zk l p p???這表明 , 諧振腔必須是諧振模的半波長的整數(shù)倍長。通常按是否存在縱向場將其分為三類： ? TEM模、 TM模、 TE模 ? TEM波（橫電磁波） —— Ez=0， Hz=0 ? TM波（橫磁波） —— Hz=0，但 Ez≠0， ? TE波（橫電波） —— Ez=0，但 Hz≠0 TEM波及其存在的條件 22 0k? ??T E M j k j? ? ? ? ?? ? ?()1p T E Mv k?????? TEM波（ Hz=0， Ez=0），要使其橫向分量不全為 0，必須 ? 此時(shí)， ()xT E My T E ME jZH? ? ???? ? ?? 則得， 可見，沿波導(dǎo)系統(tǒng)傳播的 TEM波與無界理想介質(zhì)中傳播的均勻平面波具有相同的傳播特性 這樣以來， TM波和 TE波導(dǎo)中的傳播條件可表示為 kkc或 ffc或 λλc TM波及 TE波其存在的條件 221 ( ) ( )22cck mnfab??? ? ? ? ? ?? ? ?2 2 2 22 2 ( ) ( ) 2 ( ) ( )ccm n m na b a bk? ????? ? ? ? ?截止頻率 截止波長 2221 1 1ccckfk k kkf?????? ? ? ?? ? ? ? ? ? ??? ? ? ?? ? ? ? ??2 2 2( ) ( )mnab??? ? ? ?? ? ?221gcff????????? ????2 2 222( ) ( )gmnab???? ??? ? ?????21k f??????式中 （無界空間中的波長） 21pcvvff??????? ????pgvf??1v???波導(dǎo)中的相速 或 其中 （無界空間中的相速） ????21TMcZ??????? ????TM波的阻抗 （無界空間中的波阻抗） 21TEcZff????? ????TE波的阻抗 因此，實(shí)現(xiàn)單模傳輸?shù)臈l件是： a2b時(shí) aλ2a， a2b時(shí) 2bλ2a. 習(xí) 題 ? 矩形波導(dǎo)的橫截面尺寸 a= mm， b= mm， 將自由空間波長為 2 cm， 3 cm和 5 cm的信號接入此波導(dǎo) ， 問能否傳輸 ？ 若能 ， 出現(xiàn)哪些模式 ？ ? 矩形波導(dǎo)截面尺寸 a b=23 mm 10 mm， 波導(dǎo)內(nèi)充滿空氣 ， 信號源頻率為10 GHz， 試求： ? (1) 波導(dǎo)中可以傳播的模式； ? (2) 該模式的截止波長 ， 相移常數(shù) ， 波導(dǎo)波長及相速 。它們既可單獨(dú)出現(xiàn)，又同時(shí)出現(xiàn)。 以上這些模都能在此波導(dǎo)中傳輸 。 對 TE30模 , λc =2a/3 = 。 對 TE01模 , λc=2b=。 ????? 可見對 TE10和 TE20模均有 λ′＜ λc 。 (2) 對充填 εr=4 理想介質(zhì)的波導(dǎo) , 媒質(zhì)波長為 cmrp 39。 其它模 λc更短 。 (1) 內(nèi)部為空氣 , 當(dāng)工作于 f=10 GHz時(shí) , 該波導(dǎo)能傳輸什么模式 ? (2) 若充填 εr=4 的理想介質(zhì) , 能傳輸?shù)哪Ｊ接袩o改變 ? ［解］ (1) 內(nèi)部為空氣時(shí)的工作波長為 cmfc 31010310100 ????? 對 TE10模 , λc=2a = 。測得波導(dǎo)內(nèi)的最大電場 Emax＝ 5 103V/m、波導(dǎo)波長 λ
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