GB T 14733.2-1993 电信术语 传输线与波导.pdf
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1、中华人民共和国国家标准电信术语传输线与波导发布实施国家技术监督局发布中华人民共和国国家标准电信术语传输线与波导国家技术监督局批准实施本标准等效采用国际电工词汇章传输线与波导年版主题内容与适用范围本标准规定了有关传输线与波导专业方面的术语及其定义主要包括传输线波导和谐振腔结构传输线与波导中的传播传输线和谐振腔中的模波和场的极化传输线中的电波参数与特性传输线中波的功率和能量传输线中的阻抗反射传输和转移特性波导连接波导元件非互易效应与器件传输线测量技术方面的术语本标准适用于电信技术领域符号因本标准等效采用词汇表圆括号除规定的圆括号使用范围以外另做如下规定作注释或说明词义的可有可无部分表明术语的全称和
2、简称术语传输线波导和谐振腔结构传输线在两点之间以最小辐射传送电磁能量的一种传输手段波导由引导电磁波的系统性物质边界或结构组成的一种传输线注最常见的波导形状是一根金属管其它形式还有电介质棒或者是导体和介质材料的混合结构均匀传输线在整个长度上其物理和电气特性保持不变的传输线均匀波导在整个长度上其物理和电气特性保持不变的波导指数式传输线沿线的特性阻抗随距离呈指数式变化的渐变传输线矩形波导横截面是矩形的波导圆形波导横截面是圆形的波导椭圆形波导横截面是椭圆形的波导射束波导由一系列可以引导电磁波的透镜或镜面组成的波导同义词波束波导射束传输线由一系列可以引导电磁波的透镜或镜面组成的传输线同义词波束传输线隔膜
3、波导用径向金属隔膜或叶片将内外柱体沿纵向连接起来的两个同轴圆柱体组成的波导脊形波导沿矩形波导纵向在其一个或两个宽边上有内部凸起导电体的波导介质波导完全由一种或几种介质材料构成而没有金属边界的波导周期性加载波导电磁波的传播由媒质特性媒质尺寸或边界的周期性间隔变化决定的波导同轴线由两根同轴圆柱形导体组成的传输线带状线由两个平行延伸的导体表面和其间的带状导体组成的传输线微带线由附在薄介质基片上的带状导体和其反面的平行延伸的导体表面组成的传输线棒状线圆形横截面导体和与之平行延伸的导体表面或在其两侧的两个这种表面组成的传输线板状线矩形横截面导体和与之平行延伸的导体表面或在其两侧的两个这种表面组成的传输线
4、表面波波导将电磁波的能流限制在沿引导面附近约束该波沿引导面前进的波导单导线传输线由介质涂层人造介质或由趋肤效应形成表面电抗的单根导体构成的表面波波导沟包线表面覆以介质层的圆横截面均匀单导线径向传输线用于传播其轴垂直于导电板的柱面波的一对平行导电板软波导在使用中其结构允许作有限度的弯曲扭转拉伸或它们的任意组合而不致明显改变其电气特性的波导可弯波导在安装过程中其结构允许作有限度的弯曲扭转拉伸或它们的任意组合而不致明显改变其电气特性的波导半刚性同轴线其结构允许作极有限弯曲或扭转而不致明显改变其电气特性的同轴线空腔谐振器可以维持至少一个谐振模的由导电表面包围的空间波导空腔由一段均匀波导组成的空腔谐振器
5、传输线中的波传播方向与电磁波等相面垂直其取向是相位滞后增加的方向传输线中的行波传输线中单向传播的一种电磁波其沿传播方向的任何正弦分量的相位随距离呈线性变化而幅度因损耗呈指数衰减传输线中的驻波沿均匀传输线同模同频率传播方向相反的二个电磁波干涉而形成的场型传输线中的入射波进入传输线不连续点的波传输线中的反射波自传输线不连续点返回的与入射波方向相反的波传输线中的传输波沿入射波相同的方向离开传输线不连续点传输的波驻波最小点传输媒质中由两个波的特定场分量的矢量和产生的驻波幅度为最小值的位置驻波最大点传输媒质中由两个波的特定场分量的矢量和产生的驻波幅度为最大值的位置传输线中的反向波群速度与相速度反向的电磁
6、波传输线中的导行波沿着或在物理边界或在结构物中传输的电磁波传输线中的表面波沿着将两种媒质分隔开的表面传输的其传输形式由表面的几何形状和表面附近媒质的特性所确定的电磁波慢波在有边界媒质中传播的相速比在无边界的同样媒质中传播的相速慢的电磁波慢波结构可以形成慢波的结构传输线和谐振腔中的模电磁模在给定特定电磁特性的空间域中具有可能结构的每一种电磁场波导模均匀波导中的模传输线中的传播模描述传输线中行波电磁场的任何模波导中的隐失模描述当波导中所施加波长比临界波长长时的电磁模波导中的简正模在无损耗波导内的无穷组波导模中其电场或磁场的纵向分量为零的任何模横电模电场强度矢量的纵向分量处为零而磁场矢量的纵向分量不
7、为零的简正模横磁模磁场强度矢量的纵向分量处为零而电场矢量的纵向分量不为零的简正模横电磁模电场与磁场强度矢量的纵向分量处处均为零的模波导中的混合模电场与磁场强度矢量均具有不可忽略的纵向分量的波导模空腔谐振器中的谐振模由特定场型描述的空腔谐振器内的一种自由电磁振荡模注在波导空腔内没有电场或磁场轴向分量的谐振模分别为模或模相应的横截场图型类似于在相应的均匀波导中的简正模波导或空腔谐振器中的模标志通过给缩写字和加上数字下角标以识别某个简正模或谐振模的约定注这种表示法严格限制仅适用于可以以简单的方法在适当的坐标系统中表示的模结构波导中的模通过观察横电场矢量的横截面变化给缩写字母加下角标和的简正模在矩形波
8、导中规定下角标和分别表示路径平行于宽和窄边的主横场矢量的半周期变化数在圆波导中下角标表示与管壁同心的圆路径横向场矢量的整周期变化数而下角标表示沿径向路径同一矢量的反转次数再加一波导中的模通过观察横磁场矢量的横截面变化给缩写字母加下角标和的简正模在矩形波导中规定下角标和分别表示路径平行于宽和窄边的主横场矢量的半周期变化数在圆波导中下角标表示与管壁同心的圆路径横向场矢量的整周期变化数而下角标表示沿径向路径同一矢量的反转次数再加一波导腔中的模在均匀波导中用与波导轴线垂直的两块金属板密封的空腔谐振器的模其下角标和含意与波导中表示模的相同而表示在两金属板之间沿波导轴同一矢量的半周期变化数波导腔中的模在均
9、匀波导中用与波导轴线垂直的两块金属板密封的空腔谐振器的模其下角标和含意与波导中表示模的相同而表示在两金属板之间沿波导轴同一矢量的半周期变化数波导中的主模在特定均匀波导中具有最低临界频率的传播模均匀传输线中的简并模均匀传输线中沿纵轴具有相同的场分量指数变化但是在任意横截面上均具有不同场结构的一组传播模中的一个模空腔谐振器中的简并模具有相同的固有振荡频率的一组谐振模中的一个模截止波导在低于其波导截止频率情况下使用的波导过模波导用于单模传输但其能力可以传输多个同频率传播模的波导多模波导用于传输一个以上同频率传播模的波导波导中的模变换电磁波从一种传播模变换为另一种或多种其他模波和场的极化波或场矢量的极
10、化空间一固定点由电场强度矢量或任何规定的场矢量的方向所确定的正弦电磁波或场矢量的特性此方向随时间变化时其特性可以由所述场矢量端点描绘的轨迹来表征波导中简并模的极化波导中一组简并模中一特定模的给定场矢量的极化注这个概念主要用于具有圆形或方形横截面的波导其中有两个独立的传播模在这类特定情况下模的极化可取为波导对称轴上电场强度矢量的极化椭圆极化在空间一固定点处由电场强度矢量或任何规定的场矢量端点所描述的轨迹为固定椭圆的极化圆极化在空间一固定点处由电场强度矢量或任何规定的场矢量端点所描述的轨迹为固定圆的极化线极化在空间一固定点处由电场强度矢量或任何规定的场矢量端点所描述的轨迹为固定直线的极化椭圆极化波
11、属于椭圆极化的波或场矢量圆极化波属于圆极化的波或场矢量线极化波属于线极化的波或场矢量波导中的极化方向如果电场强度矢量的方向在波导横截面上是固定的则极化方向即此矢量方向任何横截面内位于或靠近模的仅有的一对正交对称轴交点处的模的电场强度矢量的方向极化椭圆椭圆极化波或场的电场强度矢量或规定的场矢量的端点所描述的椭圆轴比极化椭圆的长轴与短轴之比极化面包含极化椭圆或圆的平面场矢量的极化比在极化面内沿两个正交方向表示电场矢量分量的两个复数幅值的比值波导中简并模的极化比表示波导中简并模的各独立传播模的线性组合系数的比率注如果正好有个独立传播模则最多有个完整的描述一已知简并模的极化状态的独立比值在方形或圆形截
12、面波导中有两个独立传播模因而有一个比值描述一已知简并模的极化状态正交极化椭圆极化波或圆极化波的电场强度矢量在空间一已知点与在同一传播方向上的一参考椭圆极化波或参考圆极化波的矢量在同一面上反向旋转且两个椭圆极化波的轴比相同而它们的长轴互相垂直时的极化状态线极化波的电场强度矢量在空间一已知点与同向或不同向传播的参考线极化波的矢量垂直时的极化状态注术语正交极化或交叉极化亦用于描述空间一已知点处相互正交极化的两个电磁波的状态正交模流经任何横截面的总功率等于流经那个截面的模的各自的坡印亭矢量之和的总流量的两个模即流经这个截面作为总坡印亭矢量的两个叉积之和的总流量为零右旋极化当顺着传播方向或某一规定的参考
13、方向观察时在与这个方向垂直的任意固定平面内电场强度矢量或者某特定的场矢量作为时间的函数顺时针旋转的极化注当传播方向与极化面平行时必须规定参考方向左旋极化当顺着传播方向或某一规定的参考方向观察时在与这个方向垂直的任意固定平面内电场强度矢量或者某特定的场矢量作为时间的函数逆时针旋转的极化右旋极化波沿着传播方向在垂直于该方向的任意固定平面内观察到的电场强度矢量随时间右旋转或顺时针旋转的椭圆或圆极化波注对于一个右旋圆极化波从垂直于波前面的直线上的任意一点电矢量端点所绘制的图形在任一瞬间均形成一左旋螺旋线左旋极化波沿着传播方向在垂直于该方向的任意固定平面内观察到的电场强度矢量随时间左旋转或逆时针旋转的椭
14、圆或圆极化波注对于一个左旋圆极化波从垂直于波前面的直线上的任意一点电矢量端点所绘制的图形在任一瞬间均形成一右旋螺旋线传输线中的电波参数与特性波导波长均匀波导中某频率和某模式的行波其沿纵轴场分量的相位差为弧度的相邻点之间的距离波数波导波长的倒数或平面波波长的倒数注有些著者用而不用表示波数但是更可取波导中模的临界频率在给定无损耗波导中的最低频率低于此频率时某特定传播模的行波即不能存在波导中模的临界波长相应于波导中某个模的临界频率的自由空间波长波导截止频率给定均匀波导中低于它主模就不能存在的那个频率空腔谐振器中的固有频率在空腔谐振器中当取消激励后能保持自由振荡的频率注固有频率可以用复数表示由损耗带来
15、的对数减少量构成其虚数部分空腔谐振器中的谐振频率空腔谐振器中某特定谐振模的固有频率的实数部分归一化复数波振幅在传输线或波导的某一点处电磁波已知模特定场矢量分量与参考波的同样模同样场矢量分量的复数比注对于传播模而言参考波可以是一个载送单位功率并且有一特定场分量在某一特定点处的参考横截面内相位为零的波为此目的通常选用的是参考截面的中心点处的电场矢量横向分量对于隐失模而言波所载送的功率为零因而可以令在整个参考截面内的总的纵向合成坡印亭矢量的积分等于虚数或者使用任何其他具有明确定义的归一化方法最好将传播模和消失模分开考虑因为归一化合成波幅度的概念更适用于前者在极少数情况下当必须将散射矩阵推广用于隐失模
16、时最好给予使用者选择和确定他自己的参考波的自由传播系数当传输线的长度为无穷长或者终接特性阻抗时对于传输线中某频率的一个给定模其在某横截面处的特定场矢量分量与在另一横截面处的矢量分量之比的自然对数除以传播方向上这两个截面之间的距离所得的商衰减系数传播系数的实数部分相位系数传播系数的虚数部分波导段或元件的电长度以波导波长表示的波导长度它能提供与所感兴趣的频率下给定的波导段或元件所呈现相同的总相移传输线中的相速单频工作的给定传播模沿传输线的等相位面的传播速度包络时延在传播系统中表示某个信号包络经过两点之间的传播时间注只有当包络不太受传输系统的失真影响时包络时延才有意义如果对于信号的所有主要频谱分量群
17、时延都近似为一常数则包络时延与群时延相等包络速度路径长度与该路径长度的包络时延之比群时延在传输系统两点之间工作于给定频率的电磁波的给定分量的总相移对角频率的变化率群速路径长度与该路径长度的群时延之比传输线中波的功率和能量传输线中的复数功率传输线横截面上复数坡印亭矢量的面积分传输线中的平均功率在相当于基本周期的时间间隔内一周期性波通过传输线某横截面的瞬时功率的时间平均值传输线中的瞬时峰值功率在所研究期间内通过传输线给定横截面的最大瞬时功率传输线中的能量传播方向传输线中一固定点处坡印亭矢量对时间平均的方向注在均匀传输线中能量的传播方向通常取沿纵轴方向在均匀无损耗波导中横截面的每一点处的能量传播方向
18、与纵轴平行吸收在传输媒质中电磁波能量与另一种形式能量的转换例如热能传输线中的衰减所研究的单模或多模波沿传输线功率下降的现象用起始点的输入功率与相应的终点输出功率之比或比的对数值表示注衰减通常以分贝表示插入损耗在传输系统中由插入网络引起的损耗以插入网络之前馈送到接在网络之后的那部分系统的功率与插入网络之后馈送到该系统同一部分的功率之比表示同义词介入损耗注插入损耗通常以分贝表示插入增益在传输系统中由插入网络引起的增益以插入网络之后馈送到接在网络之前的那部分系统的功率与插入网络之后馈送到该系统同一部分的功率之比表示同义词介入增益注插入增益通常以分贝表示模变换损耗由于波导中模变换引起的功率损耗注模变换
19、损耗通常以分贝表示模变换增益由于波导中模变换引起的功率增益注模变换增益通常以分贝表示传输线中的阻抗反射传输和转移特性传输线或波导的特性阻抗由下列三个关系式之一确定的在特定均匀传输线或均匀波导中工作于某一频率的传输模的量其中为复数特性阻抗为复数功率而和分别为通过传输线方程式计算的按习惯规定的各种模的电压和电流值通常为复数值例如对于平行导线传输线和是唯一确定的因而三个方程式是一致的如果传输线是无损的特性阻抗为实数对于波导和的习惯性定义取决于模的类型并且往往导出三种不同的特性阻抗值对于圆形波导的主模为沿电场强度矢量为最大的径向上的均方根电压值为纵向均方根电流值对于矩形波导的主模为垂直于电场强度矢量的
20、两导体面中心点间的均方根电压值为流经与电场强度矢量垂直的一个面上的纵向均方根电流值传输线的特性波阻抗在传输线一特定横截面中的一点处电场强度矢量的横向分量与磁场强度矢量的横向分量之比注在具有均匀横截面的均匀传输线中特性波阻抗在每一点都是相同的归一化阻抗传输线阻抗与其特性阻抗之比归一化导纳传输线归一化阻抗的倒数各向同性材料的表面阻抗平行于各向同性传播媒质表面流动的电流的电场强度矢量分量与沿该表面单位宽度的电流之比趋肤深度对给定频率导电材料中的电流密度下降到表面电流密度时的深度传输线中振幅传输系数在传输线的一个端口或横截面处的传输波与另一端口或横截面处的入射波的归一化波复数幅值之比传输线中振幅反射系
21、数传输线的端口或横截面处反射波与入射波的归一化波复数幅值之比传输线的驻波比沿传输线驻波的特定场分量的最大幅值与相邻最小幅值之比注驻波比等于其中是振幅反射系数的模数偶尔也有用上述定义的倒数表示驻波比的但是不推荐这种用法传输线中的功率传输系数传输线的一特定端口或横截面处传输波的功率与另一特定端口或横截面处入射波的功率之比传输线中的功率反射系数传输线特定端口或横截面处反射波功率与入射波功率之比散射矩阵由多端口结构各个端口处的振幅传输系数和振幅反射系数组成的复数方阵注散射矩阵是线性方程式各个系数组成的方阵它表示了将端口看作输入端口将看作输出端口时相对于输入口入射波的归一化波复数幅值的输出端的传输波和反
22、射波的归一化波复数幅值散射参数符号散射矩阵的一个元注典型的散射参数的下标和分别指输入和输出端口法兰盘与法兰盘连接波导法兰按设计固定在波导终端上的法兰并可安装上为了与配对法兰对准和夹紧用的配件自对准法兰在配合面上具有与内部波导相同的开孔在另一面上具有使法兰口与波导对准的自卡紧特性直通法兰波导开口面与法兰配合面相重合的波导法兰平面法兰具有平配合面的波导法兰配用法兰盖片与扼流法兰配用以提供扼流连接的平面法兰扼流法兰设计有辅助传输线组元的波导法兰以提供没有金属接触的在给定频段内与用平面法兰有相近似的几乎全部功率的传递法兰组件固定在波导端的波导法兰用于将波导开口与配对波导开口对准并相连接的目的法兰连接用
23、于与另一个法兰组件或其功能相当者相连接达到将两个波导开口机械地相连接并对准以提供在波导间有效的功率传递为目的的法兰组件平面接头由两个平面法兰组成的法兰连接对头连接保证波导内壁间金属连续性的法兰连接扼流连接由扼流法兰和平面法兰组成的法兰连接法兰类型由法兰外形确定的波导法兰类别型法兰具有可放波导垫片的槽的扼流法兰型法兰具有波导垫片槽但无扼流槽的波导法兰型法兰既无波导垫片槽也无扼流槽的波导法兰注有时这种法兰也与平面垫片配用可以提供电密性气密性或两者兼有之波导垫片为达到下述一项或几项基本目的而置于法兰之间的插入物减少影响波导内气压的气体泄漏防止异物侵入波导内减少功率泄漏和电弧气密性金属封垫片为了减少影
24、响波导内气压的气体泄漏用的金属波导垫片板状垫片在其两端面固定有厚金属片有一段极短波导垂直于这些面面上还有垂直的销钉以供配对波导法兰之间进行装配波纹边片状垫片为了确保配对波导法兰之间的紧密接触围绕波导开口周围在垫片上有波纹表面的片状垫片波导垫圈为保证电气连续性在波导法兰间插入的弹性金属薄片接头弯波导和弯头弯波导其纵轴方向是逐渐变化的一段波导注有时也认为波导弯头是一种弯波导但是建议不要在此使用波导弯头其纵轴方向是突然变化的一段波导注有时也认为波导弯头是一种弯波导但是建议不要在此使用面弯波导在整个弯曲弯折过程中波导纵轴始终保持在与磁场矢量平行的平面内的弯波导面弯头在整个弯曲弯折过程中波导纵轴始终保持
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