波导与谐振腔.pptVIP

8.2矩形波导矩形波导中传输功率和功率容量当传输TE10模时，波导中填充空气介质时，波导尺寸越大，频率越高则功率容量越大，而当负载不匹配时，由于形成驻波，电场振幅变大，功率容量就会变小。**第29页，共45页，星期日，2025年，2月5日8.2矩形波导衰减特性衰减特性主要是金属壁热损耗。设导行波沿z轴传播,则沿线的场为衰减常数：功率为TE10模的衰减常数为为传输系统单位长度的损耗功率所以：衰减常数的特性：1）衰减与波导的材料有关2）增大波导高度b，能使衰减变小3）衰减与工作频率有关4）表面电阻与导体的磁化率电导率和工作频率有关。**第30页，共45页，星期日，2025年，2月5日8.2矩形波导尺寸选择原则波导的带宽问题波导以TE10主模传输时，其它的高次模都截止，满足波导的功率容量问题增加b的大小可以增大波导的功率容量波导的衰减问题增加b，可以减小衰减综合考虑有：标准波导高波导扁波导**第31页，共45页，星期日，2025年，2月5日8.3圆（型）波导分析方法与条形波导同圆波导是横截面为圆形的空心金属管，如图所示，其尺寸半径为R。由于圆波导具有损耗较小和双极化的特性，所以常用作天线馈线和微波谐振腔，也可作较远距离的传输线。圆波导具有轴对称性，故宜采用圆柱坐标来分析。**第32页，共45页，星期日，2025年，2月5日通信专业_电磁场通信专业_电磁场波导与谐振腔第1页，共45页，星期日，2025年，2月5日引言前一章的内容是均匀平面电磁波在无界媒质中的传播特性与规律。但有时会要求电磁波在有界媒质空间中传播的情况，即电磁波在导波结构的导引下，朝预定方向传播时的规律。这些有界的媒质空间结构有微波炉腔，平行双线，同轴线，带状线，微带线等都是所谓的传输线等。其中微波炉腔就是所谓的波导。典型的传输线结构示意图如下：**第2页，共45页，星期日，2025年，2月5日引言**第3页，共45页，星期日，2025年，2月5日引言传输线分析方法有两种一是从路的角度来分析，比较适用双导体传输线系统，例如，双导线与同轴线等。二是从场的角度来分析，比较适用规则波导。就像电磁场理论分析问题一样，求解电场与磁场的解析解表达式。**第4页，共45页，星期日，2025年，2月5日引言一、传输线的分类：1.多导体传输系统：系统由多个导体组成2.单导体传输系统：系统由单个导体组成二、柱状传输系统及其特点1.即沿传输系统的轴向横截面形状与尺寸不变且无弯曲2.特点**第5页，共45页，星期日，2025年，2月5日引言有：1.横电磁波：其电磁场都没有纵向（传播方向）分量2.横磁波：磁场没有纵向分量，电场有纵向分量3.横电波：电场没有纵向分量，磁场有纵向分量4.混合波：电磁场的纵向分量都不为零**第6页，共45页，星期日，2025年，2月5日8.1规则金属管内电磁波的传输－沿z轴传输分析前的假设：管内介质均匀，线性同性管内无自由电荷和传导电流管内的场是时谐的，于是电场与磁场的亥姆霍茨方程为：场由横向与纵向分量合成为波数**第7页，共45页，星期日，2025年，2月5日规则金属管内电磁波的传输－沿z轴传输规则金属波导管内电磁波的传输方式－是否与传输线导波系统的形式一致？利用分离变量法，令可以得到z分量方向的的解为若波导无限长没有反射波，则**第8页，共45页，星期日，2025年，2月5日规则金属管内电磁波的传输－沿z轴传输纵向电场为同理可得纵向磁场为两个分量满足对于无源区电场与磁场有于是得到为传输系统的本征值**第9页，共45页，星期日，2025年，2月5日规则金属管内电磁波的传输－沿z轴传输特点场的纵向分量求出后，可求出场的横向分量满足上述方程和边界条件的解有很多，每一个解对应一个波型也称为模式，不同的波型有不同的传输特性是本征值，与导波系统横截面形状尺寸及传输模式有关。相移常数＝0时，导波系统不传输微波，此时称为截止，，称为截止波数**第10页，共45页，星期日，2025年，2月5日2传播特性传输特性参数有：相移常数和截止波数相速与波导波长波阻抗：横向场的比值传输功率**第11页，共45页，星期日，2025年，2月5日3导行波的分类导波结构：约束或导引电磁波能量沿一定方向传输的结构。导行波：在导波结构中传输的波。不