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波导波长 5.1.4 实例 [例1] 写出下面网络的散射参数 [例2] 同轴传输线段，其在频率f0时网络参数为 求其工作于2f0时的网络参数。 [例3] 矩形波导，其在频率f0时网络参数为 求其工作于2f0时的网络参数。 同轴线的主模是TEM模式，例子中并未特别指明，应该认为是该模式传输；对于理想无耗同轴线段应该就是一个时延网络。对于TEM模式来讲，波导波长等于自由空间的波长，波速等于自由空间的速度。当频率变为原来的2倍时，波导波长为过去的1/2，相移是原来的2倍。即，其网络参数为 矩形波导与同轴线不同，它是色散传输线，不同频率的传播速度不同。其主模是TE10模式，其波导波长与自由空间波长的关系是 时 [例5] 波导谐波抑制吸收式滤波器 均匀波导中，不同的模式对应不同的参数。其实，分布参数电路中，任意结构的特性都必须指明激励的模式是怎样的。显然的，同样的结构，在不同的场分布标准情况下，反映的物理特性是不同的。这里最重要的是不连续性结构在工作模式网络中的特性，这在后面加以分析。 这里我们举一个例子说明，假设如图所示的两个波导连接，小波导插接在大波导的宽边，两者之间有缝隙连接，小波导端接匹配负载。此时选择波导的尺寸和工作频率会出现有趣的现象。 当频率位于A区时，大波导内传输，小波导内截止，则大波导宽边缝隙相当于电抗性质的； 当频率位于B区时， 大小波导都传输，小波导端接匹配负载吸收掉耦合的能量。 这种结构可以用来制造波导吸收式谐波抑制滤波器，即将高次谐波分量耦合到小波导中吸收掉，而对于工作频率，几乎没有损耗。 进一步分析可以发现，对于高次谐波问题要更加复杂，这里主要是高次谐波分量的频率可以已经大于多个大波导模式的截止频率，即高次谐波可能是以多种模式的形式存在的，必须对可能存在的模式均有效吸收。 波导谐波抑制吸收式滤波器 Ⅴ. 传输线网络和微波网络建模 5.1 传输线网络 5.2 不连续性网络 5.3 微波网络建模 以波导膜片为例，求解该膜片对应的网络参数。在论述波导的文献中，可以看到，波导的不均匀性等效于电抗影响。在矩形波导中，对称的E面膜片和H面膜片等效为并联电感和并联电容。 仔细分析关于波导膜片等效电抗的论述，这里有多层含义和默认的前提。起码默认的前提有两个：一是此处建立的是主模TE10模式的网络，波导传输线的工作模式；二是高次模，除去TE10模式外，都是凋落模式。波导作为传输线时，这些都是默认成立的。 物理现象本质决定了网络特性。 这个网络参考面要选择在哪里合适？物理上，只要足够远，高次模作用已经发生和结束，参考面的选择就仅仅是TE10模式的相移，相当于多一段或者少一段均匀传输线。但这给分析带来了不确定性。实际上，可以把这个思想扩大化，把附加的均匀传输线直接推到不均匀性上，即膜片所在截面上。数学上，相当于所有高次模的作用发生和结束都在不均匀性截面上。这带来一个很有趣的现象，对于理想无厚度的金属膜片，这个截面即是膜片对应网络，这个无厚度的面既是输入端口，也是输出端口，还是网络本身。当然，这对物理现象没有影响，仅仅是规范和简化了网络模型。 Ⅴ. 传输线网络和微波网络建模 5.1 传输线网络 5.2 不连续性网络 5.3 微波网络建模 微波系统可以看作是均匀传输线和不均匀性网络的连接。但在这一分一合之间又有很多需要注意的问题，并不能机械的操作。 对于波导膜片带通滤波器和圆极化器，下面网络模型是否合适？ 其中，膜片网络和传输线网络都可以单独分析。 极化器的结构和滤波器类似，但是物理现象本质却有异同点。核心的问题在于高次模的局域特性，在滤波器中，两个膜片之间距离较远，一个膜片激励的高次模在其它膜片处已经凋落了，每一个膜片的效果都是独立的。但在极化器中，膜片之间距离很近，一个膜片的高次模会与另外的膜片发生作用，此时单独一个膜片的效果和其极化器中工作状态是不同的，称此时高次模发生了相互耦合。 波导膜片滤波器中膜片网络为TE10模式的网络； 极化器中膜片网络采用单一传输模式分析是不合适的； 如果仍然要如图拆分极化器，膜片网络和传输线网络都是多模网络。 微波网络中， 网络的思想和方法要掌握； 物理本质要了解； 波网络的特点要注意：参考面相关、频率相关和模式相关。 网络的分析工具要熟悉。 * Ⅴ. 传输线网络和微波网络建模 西安电子科技大学，电子工程学院 苏 涛 广义上讲，建立网络模型也属于数学建模，而把模型数学化是成功的一半。在科研工作中，数学建模是至关重要的手段，建立数学模型也是科研工作者的必备能力。 对于网络分析来讲，建立物理系统等效的网络模型是分析的基础。集总元件电路对应网