波导传输线理论.pptVIP

*截止波长-2第63页，共130页，星期日，2025年，2月5日*截止波长-3第64页，共130页，星期日，2025年，2月5日*截止波长-4 矩形波导.截止频率(截止波长)的表达式 第65页，共130页，星期日，2025年，2月5日*截止波长-5第66页，共130页，星期日，2025年，2月5日*多模的（波导）的传播条件第67页，共130页，星期日，2025年，2月5日*波导中最长的截止波长 由(3.43式)看出,在矩形波导中,不同的模式,n、m不同，截止波长也不同。其中有一个最长的截止波长是： 在ab条件下，当m=1，n=0时（TE10模），它的截止波长为最长即 该模称为主模或基模，又称低阶模。其他模式都为高次模。第68页，共130页，星期日，2025年，2月5日*模式简并对相同n和m，TEnm和TMnm两种模式具有相同的截止波长。例如，TE11和TM11、TE21和TM21……的截止波长相同。这意味着不同模式存在相同的截止波长，称该现象为模式简并（DegenerateMode）。它们虽然场分布不同，但有相同的传输特性。第69页，共130页，星期日，2025年，2月5日*模式的相速度相速度，根据第二章的定义同一波导中，不同的模式，其相速度不同，在不同的波导中，同样m、n的模式的相速度也不同；相速度与频率有关，是色散系统；如果介质是空气，则第70页，共130页，星期日，2025年，2月5日*群速度Vg第71页，共130页，星期日，2025年，2月5日*波导波长 波导波长λp定义是电磁波某模式的等相位面的相位变化了2π(一个周期T)时,对应的沿波导轴方向行进的距离叫波导波长。 波导波长不仅与f有关，还与截止波长有关；同一频率不同模式的波导波长不同；第72页，共130页，星期日，2025年，2月5日*例题解：由f=3GHz得而各模式的截止波长为：例3－1:设某矩形波导的尺寸为=7.2cm，b=3.4cm，试求工作频率在3GHz时，该波导能传输的模式。该波导在工作频率为3GHz时，只能传输TE10模。第73页，共130页，星期日，2025年，2月5日*不同模式的截止波长第74页，共130页，星期日，2025年，2月5日*单模传输条件在正常情况下,只希望传输一种波TE10波。为什么？单模传输条件:第75页，共130页，星期日，2025年，2月5日*波阻抗波导中的波阻抗，定义为该波形横向电场与横向磁场之比，分为横电波的波阻抗ZTE、横磁波的波阻抗ZTM和横电磁波的波阻抗ZTEM。对于矩形波导（波导内为真空）：第76页，共130页，星期日，2025年，2月5日*主模TE10的特性在TEmn、TMmn模中应用最广泛的波是TE10模，因为该模式具有场结构简单、稳定、频带宽和损耗小等特点，所以工程上几乎毫无例外地工作在TE10模式第77页，共130页，星期日，2025年，2月5日*模场分布及常见参数第78页，共130页，星期日，2025年，2月5日*§4金属圆波导及其传输特性 金属圆波导中TE、TM模式的场分量圆波导的场分量采用圆柱坐标，即、、 、、、，其推导思路与矩形波导类似。 圆波导中电磁场横向分量与纵向分量的关系麦氏方程在圆柱坐标系展开成如下的分量形式：第79页，共130页，星期日，2025年，2月5日*麦氏方程在圆柱坐标系展开第80页，共130页，星期日，2025年，2月5日*Z向分量表示横向分量 将上述方程进行联立运算即可得到用纵向分量表示各横向分量的关系式 其中(3.59)第81页，共130页，星期日，2025年，2月5日*TM模式-1 HZ=0,EZ≠0,先求EZ第82页，共130页，星期日，2025年，2月5日*TM模式-2 分离变量(3.53)(3.54)第83页，共130页，星期日，2025年，2月5日*TM模式-3第84页，共130页，星期日，2025年，2月5日*Jm(μ)随μ的变化曲线第85页，共130页，星期日，2025年，2月5日*Nm(μ)随μ的变化曲线第86页，共130页，星期日，2025年，2月5日*TM模式-4 边界条件确定参数，将边界条件代入(3.57)式：第87页，共130页，星期日，2025年，2月5日*TM模式-5 将前面结果代入(3.57)式得第88页，