矩形波导设计课件.pptVIP

* * TE10波 于是 且 * * (3)波导波长：在波导中，电磁波的等相位面在一个周期T内移动的距离称为波导波长 TE10波 TE10 * * 色散现象：TE和TM波的相速、群速都随频率而变化，这种现象称为 “色散”。TE和TM波统称为色散波，TEM波称为无色散波 * * TE10波 (4)波型阻抗 * * TE10波主要特性 Question 空气填充的矩形波导，要求只传输TE10波型，信号的工作频率是10GHz，确定波导尺寸，并求波导波长，相速度和群速度 空气填充的矩形波导，截面尺寸aXb=22.86X10.16mm，当信号的波长分别为10cm，8cm，3.2cm和2cm时，哪些波长的波可以通过波导（波导内存在哪些传输波型）？若信号的波长不变，而波导的截面尺寸变为aXb=72.14X30.4mm,情况又怎样？ * * 在电磁理论中已经讲过波导管壁的传导电流分布是由管内磁场的切向分量所决定。 (8) TE10波内壁电流 波导管内壁电流 * * TE10波内壁电流 管壁电流 处于波导内壁(因为有Skin Effect)； 大小等于 ； 方向由 决定。 * * TE10波内壁电流 * * TE10波内壁电流 * 传输线和波导 波导的一般解 矩形波导 圆波导 同轴线 微带线；其他类型的传输线和波导 * 波导的一般解 * 微波工程分析方法 场论的方法 网络的方法 传输线理论到波导 由微波双导线发展到波导是因为当其它人或物靠近双导线时会产生较大影响。这说明：传输线与外界有能量交换，它带来的直接问题是：能量损失和工作不稳定。究其原因是开放(Open)造成的特点。 * 波导(Waveguide)构成 双导线两侧连续加对称λ/4枝节，直到构成封闭(Closed)电路为止。如果其导线的宽度是W，则波导的宽边 * 构成了波导传输的第一个约束条件 从双导线到矩形波导 从双导线到波导 * 无源 区域的Maxwell方程组 (1) 波导的一般解 * 对(1)中第2式两边再取旋度 可以得到波动方程 (2) 波导的一般解 * 波导一般解流图 波导的一般解 * 1. 纵向分量方程 (3) 假定Ez(或Hz)可分离变量，也即 (4) (5) * 代入可知 (6) 由于其独立性，上式各项均为常数 (7) 截止波数 1. 纵向分量方程 * 式(7)中第一方程的解是 (8) (9) 1. 纵向分量方程 * 2. 横向分量用纵向分量表示 (11) * * 2. 横向分量用纵向分量表示 * * 先整理Ex，Hy方程组 2. 横向分量用纵向分量表示 * 再整理Ey，Hx方程组 2. 横向分量用纵向分量表示 * Ez和Hz的横向函数要依赖具体的边界条件 2. 横向分量用纵向分量表示 * 矩形波导 * Outline 矩形波导 矩形波导的横向解 TE10波 TE和TM波的相速、群速、波导波长及色散现象 波导中电磁波的传播特性 * 矩形波导的横向解 在矩形波导中存在TE和TM两类波，请注意矩形波导中不可能存在TEM波(推而广之，任何空心管中都不可能存在TEM波)。 这里以TE波为例作出讨论，即Ez=0，对于纵向分量只须讨论Hz，计及 * 矩形波导的横向解 则矩形波导的横向解是 矩形波导坐标系 * 矩形波导的横向解 再令hz(x，y)可分离变量，即hz(x，y)=X(x)Y(y) 还令每项都是常数(Constant)，可得 * 矩形波导的横向解 边界条件： * 矩形波导的横向解 * 矩形波导的横向解 TEmn波 m——表示x方向变化的半周期数 n——表示y方向变化的半周期数。 * 每个模具有由下式给出的截止频率fcmn * TE10波 矩形波导中频率最低模式，也即我们要工作的传输主模式即TE10波，m=1，n=0 * 场结构 TE10波场结构 * TE10波场结构 * * 由于 ，而传播的相位因子 ， 是实数，所以必满足 也即