微波技术与天线矩形波导部分.pptVIP

3.3圆波导 TM波： 边界条件： TM波导行条件 的零点有无穷多个，其第i个根记作 n、i的含义：n表示场Ez沿圆周分布的驻波数（周期数）, i表示场Ez沿半径分布的零点的个数，n=0，1…, i=1，2，… 3.3圆波导 1.14R 5.520 TM02 1.22R 5.135 TM21 1.64R 3.832 TM11 2.62R 2.405 TM01 波型 3.3圆波导 1.18R 5.332 TE12 1.64R 3.832 TE01 2.06R 3.054 TE21 3.41R 1.841 TE11 波型 1.14R 5.520 TM02 1.22R 5.135 TM21 1.64R 3.832 TM11 2.62R 2.405 TM01 波型 TE11模的截止波长最长，因此TE11模是圆波导传输的主模，TE11单模传输的条件为 3.3圆波导 (1) TE11模（ ） 但TE11模有极化简并现象，因此一般很少用于微波传输线，而只用于微波元件。 一般选择 该模是主模，场结构与矩形波导的TE10模的场分布很相似, 因此工程上容易通过矩形波导的横截面逐渐过渡变为圆波导, 从而构成方圆波导变换器。 3.3圆波导 (2) TM01模（ ） 由于它具有圆对称性故不存在极化简并模, 因此常作为雷达天线与馈线的旋转关节中的工作模式。 电场 磁场 3.3圆波导 (3) TE01模（ ） 把TM01电场和磁场位置交换即可。波导壁附近磁场只有轴向分量, 故波导管壁电流无纵向分量, 只有周向电流。随着频率升高, 管壁的热损耗将单调下降,故其损耗相对其它模式来说是低的。另外，TE01无极化简并现象。因此可将工作在TE01模的圆波导用于毫米波的远距离传输或制作高Q值的谐振腔。 微波技术与天线-第三章波导与导波 微波技术与天线 第七讲矩形和圆形波导 3.1规则金属波导 规则金属波导 1. 波导条件：假定截面不随z而变化； 2. 理想均匀条件：波导内ε，μ均匀，波导内壁σ无限大； 3. 无源条件：波导内ρ， ； 4. 无限条件：波导无限长。 （4）纵向场法求解其他场分量 （3）分离变量法求解纵向分量 （2）纵横分离 直接法求解： （1）时空分离 3.1规则金属波导 横向场量与纵向场量关系： 可见，只要求出了纵场，横场就完全确定了。 纵向分量方程 3.1规则金属波导 一、横电波：TE波 理想导体边界上 TE波Hz分量满足的边界条件： 3.1规则金属波导 二、横磁波：TM波 TM波Ez分量满足的边界条件： 3.1规则金属波导 三、横电磁波：TEM波 横向电场、横向磁场和传播方向满足右手螺旋关系。 沿纵向方向传播的TEM波的传播常数等于均匀平面波的传播常数。 3.2矩形波导 一、TE波 边界条件： 令 ：临界波数 3.2矩形波导 一、TE波 令 3.2矩形波导 一、TE波 由边界条件可得： 3.2矩形波导 一、TE波 3.2矩形波导 一、TE波 横向为驻波，纵向为行波. m表示场在x方向半个驻波的个数，n 表示场在y方向半个驻波的个数 m,n不同代表不同的模式，但是不能同时取0。 二、TM波 m表示场在x方向半个驻波的个数，n 表示场在y方向半个驻波的个数 m,n不同代表不同的模式，但是不能同时取0。 3.2矩形波导 二、TM波 m,n分别指x、y方向的半驻波 个数，不同组合代表不同的模 式，但是不能同时取0。 3.2矩形波导 三、传播特性 传输状态 临界状态 临界波长： 截止状态 3.2矩形波导 三、传播特性 截止波长最大的模式称为主模：TE10 可通过选择合适的尺寸可抑制高次模，实现主模传输（单模） 3.2矩形波导 三、传播特性 波导波长： 相速度： 矩形波导中，不同的模式相速度不同；同一模式，若频率不同，相速也不同，相速度是频率的函数，这种现象称为色散． 群速度 3.2矩形波导 三、传播特性 矩形波导的主模为TE10模，其它模式都是高次模。该模式具有场结构简单、 稳定和损耗小等特点, 所以工程上几乎都工作在TE10模式。 3.2矩形波导 三、传播特性 （a）磁场 （b）电场 横截面上的场分布 3.2矩形波导 三、传播特性 （a）磁场 （b）电场 宽边上的场分布 3.2矩形波导 三、传播特性 （a）磁场 （b）电场 窄边上的场分布 3.2矩形波导 三、传播特性 （a）磁场 （b）电场 横截面上的场分布 TE20 3.2矩形波导 三、传播特性 （a）磁场 （b）电场 宽边上的场分布 TE20 3.2矩形波导 三、传播特性 （a）磁场 （b）电场 窄边上的场分布 TE20 3.2矩形波导 四、矩形波导设计 导体衰减 传输功率 3.3圆波导