电磁场与电磁波第八课分解.pptVIP

8 Guided Wave 导波场的求解方法：纵向场法 波阻抗：导模的横向电场和横向磁场之比称为该导模的波阻抗 The cutoff frequency or cutoff wave length is different for different mode. The distribution of the cutoff wavelength for the waveguide. cutoff region 截止波长只与模式和波导尺寸有关 l导模的传输条件： l导模的截止： 高通滤波器 l“简并”模式： 不同的模式具有相同的截止频率（波长）等特性参量的现象称为“简并”。 具有相同波型指数m和n的TEmn和TMmn模式为简并模（双重简并），但由于TM模无TM0n和TMm0模，故TEm0和TE0n模无简并模。 Propagation constant 传播常数 The phase constant is The waveguide wavelength is (35) (36) (8.1.37) When the operating frequency , we have 波导波长 (38) where is the phase velocity in the unbounded medium. The phase velocity of the wave traveling along the waveguide is where is the wavelength in the unbounded medium. 矩形波导TE导模的波阻抗: 矩形波导TM导模的波阻抗 其中 ZTE和ZTM为实数,为电阻 TE10 mode The electromagnetic fields are (39a) 主模 Guided Wave * 图 各种载波体 低、中频区(双导体） 中高频区(微带线） 高频区(金属波导） Waveguide Forms 下 页 上 页 返 回 (导波类型 ) 导波的种类 TM波 (E波) TEM波 TE波 (M波) 导波的种类 的导波 的导波 的导波 由麦克斯韦方程组导出横、纵向场关系式； 由麦克斯韦方程组导出电场或磁场纵向分量满足各坐标系中的亥姆霍兹方程; 由各种情况下的边界条件（波导内壁：Et=0）求解各种情况下的亥姆霍兹方程的电场或磁场纵向分量特解； 由横纵向场关系式求各横向场分量。 在规则导行系统中： 8.1 Rectangular Waveguides 这种空芯金属导波装置通常称为波导，电磁能量在波导管内部空间被引导前进。 在微波波段，为了减小传输损耗并防止电磁波向外泄漏，采用空芯的金属管作为传输电磁能量的导波装置。 规则金属波导管壁材料：铜、铝，有时其壁上镀金或银。 使用范围：3000MHz（3GHz）~300GHz 导波模式：（非TEM波）TE波，TM波，混合波。 形状：横截面有矩形、圆形、脊形、椭圆形、三角形等。 金属波导优点：导体损耗和介质损耗小、功率容量大、没有辐射损耗、结构简单、易于制造。 波导方程及其解的条件： (1)波导内壁是理想导体，电导率为无限大； (2)波导内的介质是均匀无耗、线性及各向同性的理想媒质，电导率为0； (3)波导内无激励源，即无自由电荷和传导电流(ρ=0, J=0) ； (4)波导的横截面是均匀的; (5)电磁波沿 z 轴传播，且随时间作正弦变化。 Rectangular waveguide：rectangular cross section Assume that the four sides of the waveguide are bounded by perfectly conducting walls and the medium enclosed by the walls is perfect dielectric. Consider that the waveguide has its long axis parallel to the z direction and the rectangular cross-section is invariant along its direction. For time-harmonic electromagnetic wave, the Helmholtz equations are (1) (2) where Assume that the wave propagation is along the longitudinal direction (+z di