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7.1 导行电磁波概论 7.2 矩形波导 此时 故此时能传输的模式为 由于工作波长 第7章 导行电磁波 SICNU （3）当 时 故此时能传输的模式为 由于工作波长 第7章 导行电磁波 SICNU 此时 01 7.2.3 矩形波导中的主模 若b a 2b ，TE01 模为第一个高次模 若a 2b ，TE20 模为第一个高次模 TE10 模（主模）的传播特性参数 主模：截止频率最低的模式 高次模：除主模以外的其余模式 在矩形波导中（a b ）：主模为TE10 模 第7章 导行电磁波 SICNU 10 对于主模TE10 模，电磁场分量复数形式为 主模的场结构 第7章 导行电磁波 SICNU 对于主模TE10 模，电磁场分量瞬时值形式为 第7章 导行电磁波 SICNU 主模的场结构 第7章 导行电磁波 SICNU TE10模的管壁电流 第7章 导行电磁波 SICNU 主模的管壁电流 x=0 研究管壁电流的实际意义：研究实际波导的损耗、测量和 连接。 第7章 导行电磁波 SICNU 2. 单模传输 TE10 TE20 TE01 TE11 ,TM11 TE30 TE12 , TM12 2b a 2a Ⅰ Ⅱ Ⅲ 截止区（Ⅰ）： ? 2a 单模区（Ⅱ）： a ? 2a 多模区（Ⅲ）： ? a 模式分布图：按截止波长从长到短的顺序，把所有模从低到 高堆积起来形成各模式的 截止波长分布图（简并模 用一个矩形条表示） 模式分布图可按工作 波长分为三个区： 第7章 导行电磁波 SICNU 在这一区域只有一个模出现，若工作波长 a λ 2a，就只能传输TE10 模，其它模式都处于截止状态，这种情况称为“单模传输”，因此该区称为“单模区”。在使用波导传输能量时，通常要求工作在单模状态。 由于2a 是矩形波导中能出现的最长截止波长，因此，当工作 波长λ 2a 时，电磁波就不能在波导中传播，故称为“截止区”。 截止区： 单模区： 说明： 第7章 导行电磁波 SICNU 若工作波长λ a，则波导中至少会出现两种以上的波型，故此区称为多模区 。 多模区： 第7章 导行电磁波 SICNU 由设计的波导尺寸实现单模传输。 单模传输条件 可以获得单方向极化波，这正是某些情况下所要求的。 对于一定比值a/b，在给定工作频率下TE10模具有最小的衰减。 TE10 模和TE20 模之间的距离大于其他高阶模之间的距离，TE10 模波段最宽。 截止波长相同时，传输TE10 模所要求的 a 边尺寸最小。同时 TE10 模的截止波长与 b 边尺寸无关，所以可尽量减小 b 的尺 寸以节省材料。但考虑波导的击穿和衰减问题，b 不能太小。 第7章 导行电磁波 SICNU 解：（1）对于b a 2b 的矩形波导，其主模为TE10 模，相应的截止频率： 例7.2.3 有一内充空气、截面尺寸为 的矩形波导，以主模工作在3GHz。若要求工作频率至少高于主模截止频率的20%和至少低于次高模截止频率的20% 。 （1）给出尺寸a 和b 的设计。 （2）根据设计的尺寸，计算在工作频率时的相速、波导波长和波阻抗。 次高模为TE01 模，其截止频率： 第7章 导行电磁波 SICNU （2） 取 则 解得 且 由题意 第7章 导行电磁波 SICNU x y z o b a 7.2.4 主模的功率传输 其中 第7章 导行电磁波 SICNU 7.5 谐振腔 ● 随着频率的增高，电磁波的波长接近元件尺寸，由集中参数 元件组成的振荡回路容易产生辐射，损耗增大。故采用空腔 谐振器。 ● 几种常见的微波谐振腔 （a）矩形腔 （b）圆柱腔 （c）同轴腔 ● 谐振腔的主要参量是：谐振频率和品质因素 ● 工作原理：电磁波在腔体中来回反射形成振荡 ● 分析方法：将谐振腔看作一段两端短路的波导，利用波导的场 分布导出谐振腔的场分布以及相应参数 第7章 导行电磁波 SICNU 1. 矩形谐振腔的场分布 构成 ——可将一段矩形波导两端封闭