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导行电磁波中电磁谐振腔简单小结: williammilo 2010-2-7 10:09; 我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！本文永久链接 http://xiongbox.com/导行电磁波中电磁谐振腔/ 1.电磁谐振腔用于微波波段的谐振电路，通常是在波导的两端用导电板短路而构成的封闭腔体。在理想的无耗谐振腔内，任何电磁扰动一旦发生就永不停歇。当扰动频率恰使腔内的平均电能和平均磁能相等时便发生谐振，这个频率称为谐振频率。 2.腔内的电磁场可根据谐振腔的边界条件求解麦克斯韦方程组而得出，它是一组具有一定正交性的电磁场模式的叠加。按波导两端被短路的观点，腔内的电磁场也可认为是波在腔壁上来回反射而形成的驻波场。当腔长等于某种模式的１／２波导波长整数倍时，该模式发生谐振，称为谐振模。 3.谐振腔与外电路的能量耦合方式有：环耦合、探针耦合和孔耦合。谐振腔的主要参数是谐振频率和品质因数。谐振频率决定于腔的形状、尺寸和工作模式。谐振腔的有载品质因数为谐振腔的损耗包括内部损耗和外部损耗，前者为腔壁导体的损耗和腔内介质的损耗；后者取决于通过耦合孔反映的外电路负载情况式中称为内部品质因数（也称为固有品质因数或无载品质因数），称为外部品质因数。 4.常用的电磁谐振腔有同轴腔、重入式同轴腔、矩形波导腔、圆柱形波导腔、微带腔、介质腔和开放腔等类型。同轴腔由一段同轴线构成，常用作波长计和振荡回路，腔内的最低模式是ＴＥＭ模。介质腔是由低耗高介电常数的介质构成，利用电磁波在介质分界面上的全反射现象，使能量限制在介质内而不向外辐射，介质腔的外形可以做成角柱形、圆柱形和球形等。开放式谐振腔是由两块线度远大于工作波长的金属板对置而成，金属板的形状可以是平面镜、球面镜或抛物面镜，通过端板上的小孔与波导耦合。; 个人分类: 电子信息工程与计算机科学|6687 次阅读|0 个评论

导行电磁波中波导的简单小结: williammilo 2010-2-7 09:00; 我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！本文永久链接 http://xiongbox.com/导行电磁波中波导/ 1.波导是用来约束或引导电磁波的结构。习惯上，波导狭义地专指各种形式的空心金属波导管和表面波波导，前者将被引导的电磁波完全限制在金属管内，又称封闭波导；后者将引导的电磁波约束在波导结构的周围，又称开波导。 2.当无线电波频率提高到３０００兆赫至３００吉赫的厘米波波段和毫米波波段时，由于要求同轴线工作于最低模（ＴＥＭ模），但其横向尺寸较小，使功率容量降低，导体损耗和内外导体间的绝缘介质损耗随频率的提高而增加，致使同轴线的使用受到了限制，而采用金属波导管或其他导波装置。波导管的优点是：导体损耗和介质（管内介质一般为空气）损耗小；功率容量大；没有辐射损耗；结构简单、易于制造等。 3.波导管内的电磁场可由麦克斯韦方程组结合波导的边界条件求解。波导管壁的导电率很高（一般用铜、铝等金属制成，有时其上镀有金或银），通常可假定波导壁是理想导体，在管壁处的边界条件是电场的切线分量和磁场的法线分量为零。 4.与普通传输线不同，波导管里不能传输ＴＥＭ模，电磁波在传播中存在严重的色散现象。色散现象说明电磁波的传播速度与频率有关。横截面均匀的空心波导称为均匀波导。均匀波导中电磁波传播的模式可分成电波和磁波两大类，前者简称为ＴＭ模，其磁场只有横向分量；后者简称为ＴＥ模，其电场只有横向分量。波导管的横截面可以做成各种不同的形状，如矩形、圆形、脊形、椭圆形和三角形等，前两种形状应用最广。 5.表面波波导又称为开波导，它的特征是在边界外有电磁场存在。开波导传播的模式称为表面波。表面波的特点是电磁场沿两个媒质分界面法线方向按指数律衰减。一般说来，它是一种慢波，即它沿波导结构传播的速度小于光速。 6.在毫米波和亚毫米波波段，因金属波导管的尺寸太小而使损耗加大和制造困难。这时，使用表面波波导除了具有良好的传输特性外，主要优点是结构简单、制造容易，可以具有集成电路需要的平面结构。因此，表面波波导在毫米波和亚毫米波波段的应用有所发展。表面波波导的主要形式有：　① 介质线；②介质镜像线；③波导；④镜像凹波导等。; 个人分类: 电子信息工程与计算机科学|7054 次阅读|0 个评论

导行电磁波中微带线与类微带线的简单小结: williammilo 2010-2-7 07:58; 我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！本文永久链接 http://xiongbox.com/导行电磁波中微带线与类微带线/ 1.微带线和类微带线适合制作微波集成电路的平面结构传输线，有微带线、共面线、槽线和鳍状线等多种形式，应用最广的是微带线。微带线与金属波导相比，它的优点是体积小、重量轻、使用频带宽、可靠性高和制造成本低等；缺点是损耗稍大，功率容量小。 2.传统的微波传输线是同轴线和金属波导。随着微波频率的不断提高和微波设备的小型化，传输线的结构日益增多。由于微波低损耗介质材料和微波半导体器件的发展，形成了微波集成电路，使微带线得到广泛应用，相继出现了各种类型的微带线。 3.微带线和类微带线一般用薄膜工艺制造。介质基片选用介电常数高、微波损耗低的材料，如氧化铝陶瓷、石榴石铁氧体和石英等。导体还应具有导电率高、稳定性好、与基片的粘附性强等特点。 4.微带线是含有空气和基片的混合介质传输线。在较低的微波频率上，它的最低模式的纵向场分量很小，因此可近似为ＴＥＭ模传输线，称为准ＴＥＭ模。对于较高的微波频率，则必须考虑混合模的色散特性和高次模的影响。 5.微带线的主要特性参量有特性阻抗、等效介电常数和衰减常数。衰减常数表示微带的损耗，包括导体损耗、介质损耗和辐射损耗。导体损耗比介质损耗大，它与导带的材料、尺寸和表面光洁度等有关。介质损耗取决于基片的介电常数、损耗角正切以及导带宽度与基片厚度之比（简称微带的宽高比）。辐射损耗也取决于基片的介电常数和微带的宽高比。微带线的任何不连续性，尤其是开路端和弯曲都将使辐射增加。把微带置于金属封闭壳内的屏蔽微带线可避免电磁能辐射。 6.随着微波频率的提高，用准ＴＥＭ模方法计算微带线参量的误差逐渐增大，必须采用同时考虑ＴＭ模和ＴＥ模的混合模分析方法。混合模具有色散特性，微带线在毫米波频率容易发生高次模。开式微带线的高次模由离散模谱和连续模谱两部分组成，离散模谱属表面波（慢波），连续模谱是快波。屏蔽微带的高次模是离散模谱。为避免高次模，微带线应选用较低介电常数的介质基片，如石英；或采用悬置微带，在它的基片与接地面之间有空气层相隔，它还可降低损耗。若空气层用低介电常数的材料代替，则称为双层介质微带。 7.耦合微带线是在同一介质基片上置有两条或多条平行导带并互相耦合的微带线。两条平行导带的耦合微带线可激励两种独立的模式。一对耦合线分别端接等幅反相的电压，叫作奇模激励，此时任何横截面上两导带的电压都等幅反相，所传输的波称为奇模。耦合线分别端接等幅同相的电压，则称偶模激励，此时，任何横截面上两导带的电压都等幅同相，所传输的波称为偶模。 8.除对称平行耦合线外，还有不对称平行耦合和多导带耦合等结构。随着频率的提高，还必须考虑混合模的色散特性和高次模的影响。共面线的中心导带与接地带位于介质基片的同一侧，这种结构容易同各种元件、器件并联而无需像微带那样在基片上钻孔安装。共面线存在磁场的椭圆极化区，适宜制作铁氧体非互易器件，这时需要引入等效磁导率。共面线的特性参量也有混合模和准ＴＥＭ模两种分析方法。共面线的损耗稍大于微带线。减小中心导带宽度与两接地带间距的比值，可以避免电流在导带边缘的过分集中，从而降低导体损耗。然而为减小辐射损耗，接地带的间距又必须远小于共面线的波导波长。 9. 槽线与微带线呈互补结构，其介质基片仅一侧敷有导电层，并刻有一条窄槽。槽线的电磁场集中在槽的附近，电场横跨于槽上，磁场垂直于槽所在的平面。它也存在磁场的椭圆极化区，与共面线有类似的特点。槽线、共面线均可与微带线结合使用，制成各种微波电路。槽线只传输混合模，其最低模式类似于矩形波导中的ＴＥ模，但没有截止频率。 10.由于制造工艺的限制，槽线只适宜制成高阻抗线，而微带则宜制成低阻抗线。槽线的特性阻抗随频率的变化比微带大，损耗也略大于微带。槽线的等效介电常数随频率提高而增大，但稍低于微带。鳍状线是由平面集成电路与矩形金属波导结合而成的毫米波集成传输线。平面集成电路置于矩形波导的平面内，也可视为屏蔽槽线或用介质片加载的脊波导。屏蔽外壳选用波段的标准金属波导，介质材料用玻璃纤维强化的聚四氟乙烯薄片。鳍状线按平面电路的形式分为单侧、双侧和对等形式，以单侧鳍状线应用最广。 11.鳍状线的特点是单模频带宽、损耗比微带小，以及装配半导体元件和器件较方便等。鳍状线中也只能传输混合模，其最低模式也类似于矩形金属波导中的ＴＥ模。它与槽线不同之处是电磁场分布在波导中，而不是聚集在槽的附近。鳍状线的特性阻抗在槽宽与波导高度相等时最大，相当于介质片加载的波导。阻抗随槽宽减小而下降，最小阻抗受制造工艺限制。鳍状线的导波长一般大于自由空间波长，但当槽宽远小于波导高度时却小于自由空间波长。鳍状线广泛用于２０吉赫以上的毫米波频率。; 个人分类: 电子信息工程与计算机科学|11849 次阅读|0 个评论

导行电磁波中传输线小结: williammilo 2010-2-7 05:40; 我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！本文永久链接 http://xiongbox.com/导行电磁波中传输线/ 1.传输线是以横电磁　（ＴＥＭ）模的方式传送电能和（或）电信号的导波结构。传输线的特点是其横向尺寸远小于工作波长。主要结构型式有平行双导线、平行多导线、同轴线、带状线，以及工作于准ＴＥＭ模的微带线等，它们都可借助简单的双导线模型进行电路分析。 2. 传输线方程又称电报方程，是说明传输线上电压和电流之间关系的微分方程组。按分布参数电路的观点，一小段传输线可等效为由分布电阻（欧／米）、分布电感（亨／米）、分布电导（西／米）和分布电容法／米）等集总元件构成的Ｔ型网络，实际的传输线表示为各段等效网络的级联。 3.由于传输线横截面上电磁场的瞬时分布与二维静电场、静磁场的分布相似，因而可借助静电场和恒流磁场的方法分别计算分布参数和，从而算出特性阻抗。常用的平行双线和同轴线的特性阻抗公式为平行线同轴线式中为同轴线填充介质的相对介电常数。 4. 高频馈电系统中的阻抗匹配十分重要，阻抗失配会使输送到负载的功率降低；传输大功率时易导致击穿；且由于输入阻抗的电抗分量随位置而改变，对信号源有频率牵引作用。传输线不仅用于传送电能和电信号，还可以构成电抗性的谐振元件。; 个人分类: 电子信息工程与计算机科学|3746 次阅读|0 个评论

导行电磁波的简单小结: williammilo 2010-2-6 21:38; 我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！本文永久链接 http://xiongbox.com/导行电磁波/ 1. 导行电磁波全部或绝大部分电磁能量被约束在有限横截面内沿确定方向传输的电磁波。常用导体和介质的边界作约束手段，如金属波导管、介质线、金属线等。 2.封闭波导管使电磁波局限在管内传输。凡截止波长大于工作波长的模式都可以是导行波；开波导的导行波又称表面波，其场随着与边界的距离的增加而衰减；介质中挖空的导管也能传输表面波。 3.常见的导行电磁波的结构有传输线、微带线、波导、波束波导和光波导等结构。导行波除了在上述结构中沿轴向传输外，还可沿径向或周向传输，如径向波导，由地球表面和电离层构成的环球波导等。 4.导行电磁波的场分布可用模式表示，常采用单模传输，如同轴线用ＴＥＭ模、矩形波导用ＴＥ模等。单模易于控制，不存在模式间的能量变换；即使采用多模传输，其主要能量仍集中于一个需要模（但多模光纤传输却例外，因所有传输模都参与信息的传递）。导行波的传输特性取决于导行结构及其所传输的模式，后者以衰减小、易控制、便于检测为选择原则。; 个人分类: 电子信息工程与计算机科学|2716 次阅读|0 个评论

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