表面波传输线

编辑:鲜果网互动百科 时间:2020-06-07 17:12:02
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表面波传输线(surface wave transmission line)一种非封闭式传输线,电磁波能量集中在其表面以内和表面附近紧贴界面沿轴向传输,又称表面波波导或开波导。其特征是在边界外有电磁场存在。线上传播的主模为TM00模。
中文名
表面波传输线
外文名
urface wave transmission line

表面波传输线简史

“表面波”这个概念最早是A.索束菲尔特[2](A.Sommerfeld)于1899年在研究地波传播理论时引出的,但作为传输线的表面波理论则是1907年由J.泽尼克(J.Zenneck)开始的。他研究了非理想导电平面上的非均匀平面波,指出了表面波的存在。然而,真正把表面波应用到电磁波的传输问题上,最早是G.高保(G.Goubau)在1950年提出的在圆导线上涂覆介质的表面波传输线,称之为高保线。20世纪60年代末研制成介质薄膜波导和介质带状波导,所用的材料是特种玻璃。70年代初发展了作为毫米波集成电路的各种介质镜象波导。

表面波传输线表面波简介

当固体介质表面受到交替变化的表面张力作用时,质点作相应的纵横向复合振动;此时,质点振动所引起的波动传播只在固体介质表面进行,故称表面波。表面波是横波的一个特例。
根据传播介质厚度与波长的比值大小及质点振动方式和传播速度的不同,表面波又分为:瑞利波、乐甫波。
瑞利波是当传播介质的厚度大于波长时在一定条件下在半无限大固体介质上与气体介质的交界面上产生的表面波,用R表示。瑞利波使固体表面质点产生的复合振动轨迹是绕其平衡位置的椭圆,椭圆的长轴垂直于波的传播方向,短轴平行于传播方向。
乐甫波是当传播介质厚度小于波长时,在一定条件下产生的表面波,乐甫波发生在介质表面非常薄的一层内。质点平行于表面方向振动,波动传播方向与质点振动方向相垂直,相当于固体介质表面传播的横波。

表面波传输线特点

①在线外横向方向电磁场随离开表面距离的增加接指数规律衰减。
②沿线传播的速度小于光速,通常称之为慢波。
③表面波中存在无截止频率的模式。
④除了可以传输有限个离散谱的表面波模外,还可以存在连续谱的辐射模。
⑤传输模除了TE模和TM模以外,还存在混合模(HE模和EH模)。

表面波传输线结构

要实现表面波[1]的有效传输,必须使波导表面具有较大的电抗。最常用的方法是在导体表面涂一层薄介质或将导体表面做成梳形结构,常用的表面波传输线有:①介质线;②介质镜象线;③H波导;④镜像凹波导。见图。
图1  常用表面波传输线 图1 常用表面波传输线

表面波传输线用途

表面波传输线具有结构简单、制造容易、便于集成等优点,除在米波、毫米波和亚毫米波段作为传常用的表面波传输线使用外,还可用作迟延线、慢波电路、漏波无线等。
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中国通信学会