第10章波导中电磁波传播.pptVIP

电磁波在波导中的传播; 上一章采用路分析方法把电磁波的传播问题化为电路问题来处理，描述传输线上的电压和电流波；这种方法适用于双导体传输线。 ;矩形波导;10.1 矩形金属波导中的电磁波 10.2* 圆柱形金属波导中的电磁波 10.3* 圆柱形介质波导——阶跃型光纤;图10-1 矩形金属波导;时谐电磁波在波导内传播满足麦克斯韦方程 ;在直角坐标系中将麦克斯韦方程展开成分量形式 ;10.1.2 矩形波导横平面内纵向场分量的解;;采用直角坐标系下的分离变量法。设;通解;由边界条件 ;由此得到;10.1.3 矩形波导中电磁波传播的模式;10.1.4 TE波和TM波 ;2．TM波;10.1.5 矩形波导的传输特性;截止波长 ;2．矩形波导中存在的传输模式;例 10.1 一直矩形波导的截面尺寸为a×b=23×10mm2, 试求当工作波长λ=10mm时，波导中能传输哪些模式？当λ=30mm呢？;③m=2时，n1.80，能传输的模式为TE21、TM21和TE20。 ④m=3时，n1.50，能传输的模式为TE30、TE31和TM31。 ⑤m=4时，n0.95，所以能传输的模式为TE40。 ⑥m=5时，n无解，不存在传输模式。由此说明当λ=10mm时，波导内存在11种模式的波形。;①m=0时，n0.67，波导内无传导模式存在。 ②m=1时，n0.50，能传输的模式为TE10。 ③m=2时，n无解，不存在传输模式。 由此说明当λ=30mm时，波导内是单模传输。;补充图BJ-32波导（72.14×34.04mm2）各模式截止波长分布图;3．相速度和波导波长; 4．群速度;;群速度; 5．波阻抗;波阻抗;*;*;*;10.1.6 矩形波导中的TE10模;图10-2 TE10模电场分布;图10-3 TE10模磁场分布;;2．TE10模在矩形波导壁面产生的电流分布;;3．TE10模的传输特性;10.1.7 矩形波导的传输功率及尺寸选择;则;　　受介质击穿强度的限制，在波导中传输的功率也将受到限制。波导所能传输的最大功率称为极限功率或称为波导的功率容量。功率容量与波导的尺寸、波型、工作波长以及波导中填充介质的击穿强度等因素有关。计算功率容量，首先求出传输功率与电场强度幅值的关系式，然后由介质的击穿强度确定相应的功率，即为功率容量。; 2．波导尺寸选择;例10.2 空心矩形波导尺寸为a=3cm，b=2cm。假如空气击穿强度为30kV/cm，当工作频率为7GHz时，计算TE10模的最???平均功率。;;例10.3 金属方形波导a=b，波导内填充介质为空气，如果波导以TE10、TE01、TE11和TM11模式传播频率为15GHz的微波，波导管边长a应设在什么范围？;从而可得;第十章 小结（矩形波导）;2、纵向场分量的解：;4、TE波和TM波 ;5 、矩形波导的传输特性;补充图BJ-32波导（72.14×34.04mm2）各模式截止波长分布图;6、矩形波导中的TE10模;7、矩形波导的传输功率及尺寸选择