导波与波导
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4导行电磁波(南昌大学)
2 t E 2 kc E
x, y • kc 在求解方程 x、y方向的边界条件确定。
x , y 0 时，由
• k 2 f 2 ， 一旦传输线中所填充 媒质的参数 、 确定，k 就只随导行波的频率 f 或 波长λ变化。 • kc值一旦确定 ，则导行波是传输的还是凋落的，就取 决于kc值本身，或者该导行波的频率或波长。
y
z （纵向）
注：“无限长”、“直”都是理想化情况， 将来再考虑实际的非理想情况。
x
4.1.1 规则传输线中的电磁波 一、求解前的假设：
1、传输线所用导体为理想导体 ( ) ，所用介质为理 想介质 ( 0) 。 2、求解传输线中的电磁场时假设传输线中无源。 ( J 0, 0)
2 2 t E x , y kc E x , y 0 2 2 同理： t H x , y kc H x , y 0
2 2 2 z 2 E x , y e k E x , y e z 0 x 2 y 2 z 2 2 2 2 2 E x, y k E x, y 0 x 2 y 2 2
es
H TM波
es
4.1.2
导行波的传播特性
一、各种波（或称模式）的传播特性
1、 TEM波：E z 0，H z 0
由公式：
欲使E t x, y 0和H t x, y 0
2 2 须 有 ：k c 0 kc 2 k 2 0 jk z 因此： E r E x , y e E x , y e jkz
结论：
• 随 z 增大，电场的相位逐渐滞后，因此该TEM 导行波向 z 方向传播。
x, y • kc 在求解方程 x、y方向的边界条件确定。
x , y 0 时，由
• k 2 f 2 ， 一旦传输线中所填充 媒质的参数 、 确定，k 就只随导行波的频率 f 或 波长λ变化。 • kc值一旦确定 ，则导行波是传输的还是凋落的，就取 决于kc值本身，或者该导行波的频率或波长。
y
z （纵向）
注：“无限长”、“直”都是理想化情况， 将来再考虑实际的非理想情况。
x
4.1.1 规则传输线中的电磁波 一、求解前的假设：
1、传输线所用导体为理想导体 ( ) ，所用介质为理 想介质 ( 0) 。 2、求解传输线中的电磁场时假设传输线中无源。 ( J 0, 0)
2 2 t E x , y kc E x , y 0 2 2 同理： t H x , y kc H x , y 0
2 2 2 z 2 E x , y e k E x , y e z 0 x 2 y 2 z 2 2 2 2 2 E x, y k E x, y 0 x 2 y 2 2
es
H TM波
es
4.1.2
导行波的传播特性
一、各种波（或称模式）的传播特性
1、 TEM波：E z 0，H z 0
由公式：
欲使E t x, y 0和H t x, y 0
2 2 须 有 ：k c 0 kc 2 k 2 0 jk z 因此： E r E x , y e E x , y e jkz
结论：
• 随 z 增大，电场的相位逐渐滞后，因此该TEM 导行波向 z 方向传播。
波导TE波,TM波传输系统
m
a
x)
x) cos(
cos( n
b
n
b
y)
y) e jt e jt z
z
Hy Hz
kc2 H0
n
(
b
)H0
m
cos(
a
cos(m x) sin( n
x) cosa(n
b y)e jt z
b
y) e jt z
kc2
( m
a
)2
( n
b
)2
2 (m )2 (n )2 2
a
b
2、横磁波----TM波 （Hz=0）
2Ex y2
2Ex
k2Ex
0
令：
T2
2 x2
2 y 2
kc2 k 2 2
T2 Ex kc2Ex 0
同理： T2 Ey kc2Ey 0
T2 Ez kc2Ez 0
T2 E kc2E 0 T2 H kc2H 0
----波导中的波动方程
T2 ----横向拉普拉斯算子
纵向分量（z分量）的波动方程及其解
vg vp v2
波阻抗Zw(TM)、 Zw(TE)
横向电场与横向磁场的比值----波阻抗 对于TM波
j Ex H y
j Ey H x
ET ex Ex ey Ey j (ex H x ey H y )
ez ET
j
(ex H x ey H y )
j
HT
ZW (TM )
ET HT
第10章 波导----TE波、TM波传输系统
波导：能够引导电磁波的结构或装置，通常 指横截面具有一定形状的金属管
波导分类：
Waveguide
波导相关知识（最全）
波导相关知识（最全）一、什么是波导以及它的参数有哪些波导通常指的各种形状的空心金属波导管和表面波波导，由于前者传输的电磁波完全被限制在金属管内，称封闭波导；而后者引导的电磁波则被约束在波导结构的周围，又称开波导。
被应用于微波频率的传输线，在微波炉、雷达、通讯卫星和微波无线电链路设备中用来将微波发送器和接收机与它们的天线连接起来。
因为波导是指它的端点间传递电磁波的任何线性结构。
所以波导中可能存在无限多种电磁场的结构或分布，每个电磁场的波型与对应的传播速度肯定也不一样。
会涉及到色散、传播时的损耗以及波导界面分布和它的特性阻抗。
接下来我们就从这四点去分析它的参数。
色散特性：色散特性表示波导纵向传播常数与频率的关系，常用平面上的曲线表示。
损耗：损耗是限制波导远距离传输电磁波的主要因素。
场分布：满足波导横截面边界条件的一种可能的场分布称为波导的模式，不同的模式有不同的场结构，它们都满足波导横截面的边界条件，可以独立存在。
它的两大类：电场没有纵向分量和磁场没有纵向分量。
特征阻抗：特征阻抗与传播常数有关。
在幅值上反映波导横向电场与横向磁场之比。
当不同波导连接时，特征阻抗越接近，连接处的反射越小，是量度波导连接处对电磁能反射大小的一个很有用的参量。
二、软波导与硬波导区别软波导是微波设备和馈线间起缓冲作用的传输线。
软波导内壁呈波纹结构，具有很好的柔软性，能承受复杂的弯曲、拉伸和压缩，因而被广泛用于微波设备和馈线之间的连接。
软波导的电气特性主要包括频率范围、驻波、衰减、平均功率、脉冲功率；物理机械性能主要包括弯曲半径、反复弯曲半径、波纹周期、伸缩性、充气压力、工作温度等。
下面我们来交接下软波导区别于硬波导哪些地方。
1)法兰：在许多安装和测试实验室应用中，往往很难找到具有完全合适的法兰、朝向，且设计**的硬波导结构，如通过定制，则需要等待数周至数月的交付期。
在设计、维修或更换部件等情形下，如此之长的交期必将引起不便。
波导定义
波导波导，本意指一种在微波或可见光波段中传输电磁波的装置，用于无线电通讯、雷达、导航等无线电领域；宁波波导股份有限公司是专业从事移动通讯产品开发、制造和销售的高科技上市公司，主要产品有“波导”牌移动电话、掌上电脑、系统设备等；另有宁波波导萨基姆电子有限公司、宁波萨基姆波导研发有限公司。
1电磁波导定义波导（WAVEGUIDE），用来定向引导电磁波的结构。
常见的波导结构主要有平行双导线、同轴线、平行平板波导、矩形波导、圆波导、微带线、平板介质光波导和光纤。
从引导电Waveguide磁波的角度看，它们都可分为内部区域和外部区域，电磁波被限制在内部区域传播（要求在波导横截面内满足横向谐振原理）。
[1]通常，波导专指各种形状的空心金属波导管和表面波波导，前者将被传输的电磁波完全限制在金属管内，又称封闭波导；后者将引导的电磁波约束在波导结构的周围，又称开波导。
当无线电波频率提高到3000兆赫至300吉赫的厘米波波段和毫米波波段时，同轴线的使用受到限制而采用金属波导管或其他导波装置。
波导管的优点是导体损耗和介质损耗小；功率容量大；没有辐射损耗；结构简单，易于制造。
波导管内的电磁场可由麦克斯韦方程组结合波导的边界条件求解，与普通传输线不同，波导管里不能传输TEM模，电磁波在传播中存在严重的色散现象，色散现象说明电磁波的传播速度与频率有关。
表面波波导的特征是在边界外有电磁场存在。
其传播模式为表面波。
在毫米波与亚毫米波波段，因金属波导管的尺寸太小而使损耗加大和制造困难。
这时使用表面波波导，除具有良好传输性外，主要优点是结构简单，制作容易，可具有集成电路需要的平面结构。
表面波波导的主要形式有：介质线、介质镜像线、H-波导和镜像凹波导。
基本特征电磁波在波导中的传播受到波导内壁的限制和反射。
波导管壁的导电率很高（一般用铜、铝等金属制成，有时内壁镀有银或金），通常可假定波导壁是理想导体，波导管内的电磁场分布可由麦克斯韦方程组结合波导的边界条件来求解。
导波与波导
与指数因子 emjkzz 的符号相一致。
11
3.2.4导波的坡印亭矢量
一般情况下，将电场和磁场分解为横向分量和纵向分量后，其复数坡印亭
矢量可分解为三项，即为
S 1 E H* 122(ET Ez ) (HT* H*z )
1 2
(ET
HHale Waihona Puke *)1 2(ET
H*z
)
1 2
(Ez
HT*
)
（3.2.30）
根据激励条件可判断产生哪些导波模。存在着三类 比较简单的但却是基本的导波模：横电波、横磁波、横 电磁波。
3
（1）横电波，又称TE波，H波，其电场的纵向分量为零，即
Ez＝0，但磁场的纵向分量不等于零，即Hz≠0。 （2）横电波，又称TM波、E波，其磁场的纵向分量为零，即Hz
＝0 ，但电场的纵向分量不等于零，即Ez≠0。
式中，*号表示取共轭。对于TEM波，复数坡印亭矢量中仅含上式中的第一 项；对于TE波或TM波则仅含上式中的两项，为第一、二项或第一、三项。 Ez或Hz都可写成实的横向分布函数与指数因子e-jkz相乘的形式，如果媒质 和导波机构是无耗的，可以证明上式中的第二项和第三项都是纯虚数。因 此式（3.2.30）中的第一项代表了沿z方向传播的功率，记作Sz，且
Sz
1 2
(ET
HT*
)
(3.2.31)
12
在本节的最后，我们给出两个简单而重要的矢量关系图，如图3.2所示。图中 描述了TE波、TM波和TEM波的ET+、HT+和Sz的矢量关系。式（3.2.13）、式
（3.2.20）和式（3.2.26）与图（3.2（a））对应，表明了传播因子为 e jkz z
(k2 kz2 )ET j zT Hz jkzT Ez
11
3.2.4导波的坡印亭矢量
一般情况下，将电场和磁场分解为横向分量和纵向分量后，其复数坡印亭
矢量可分解为三项，即为
S 1 E H* 122(ET Ez ) (HT* H*z )
1 2
(ET
HHale Waihona Puke *)1 2(ET
H*z
)
1 2
(Ez
HT*
)
（3.2.30）
根据激励条件可判断产生哪些导波模。存在着三类 比较简单的但却是基本的导波模：横电波、横磁波、横 电磁波。
3
（1）横电波，又称TE波，H波，其电场的纵向分量为零，即
Ez＝0，但磁场的纵向分量不等于零，即Hz≠0。 （2）横电波，又称TM波、E波，其磁场的纵向分量为零，即Hz
＝0 ，但电场的纵向分量不等于零，即Ez≠0。
式中，*号表示取共轭。对于TEM波，复数坡印亭矢量中仅含上式中的第一 项；对于TE波或TM波则仅含上式中的两项，为第一、二项或第一、三项。 Ez或Hz都可写成实的横向分布函数与指数因子e-jkz相乘的形式，如果媒质 和导波机构是无耗的，可以证明上式中的第二项和第三项都是纯虚数。因 此式（3.2.30）中的第一项代表了沿z方向传播的功率，记作Sz，且
Sz
1 2
(ET
HT*
)
(3.2.31)
12
在本节的最后，我们给出两个简单而重要的矢量关系图，如图3.2所示。图中 描述了TE波、TM波和TEM波的ET+、HT+和Sz的矢量关系。式（3.2.13）、式
（3.2.20）和式（3.2.26）与图（3.2（a））对应，表明了传播因子为 e jkz z
(k2 kz2 )ET j zT Hz jkzT Ez
第三章 导波与波导(2)
TEM
ˆ r ET
（3.5.4）
16
图 3.19 同轴线中TEM、TE11、TE01、TM01、TM11模的力线图（横截面）
同轴线中的传输功率
1 V 2 * P＝ ET H T ds a 2s TEM ln( ) b
（3.5.5）
ˆ 同轴线内导体的电流 I＝ n H zdl ˆ
z
采用分离变量法，令 (r , , z ) R(r )( )e jk z
图3.11 特殊函数曲线 （a）0阶、1阶、2阶贝塞尔函数 （b） 0阶、1阶、2阶贝塞尔导函数 （c） 0阶、1阶、2阶诺埃曼函数
2
下面列出若干对我们有用的贝塞尔函数和诺埃曼函数的性质： J0 0 1 (3.4.8) (3.4.9) J n 0 0 （n≠0）
vni kc ni R 2 R c ni
园柱坐标系下横向电磁场与纵向磁场的关系：
jk z H z 1 H z ˆ ˆ HT 2 r kc r r
(3.4.17)
4
ˆ ET TE HT z
表 3.1 TEni模的vni和λ
在圆波导内壁r＝R处，Ez所满足的边界条件为
Ez
J n kc R 0
r R
0
(3.4.20)
这是圆波导中TM波的导行条件。各阶贝赛尔函数的根uni与临界 波数kc（ni）、临界波长λ c（ni）的关系为 (3.4.21) uni kc ni R 2 R c ni
r r r
设a是外导体的内表面的半径，在r＝a处，＝2；设b是内导 体的外表面的半径，在r＝b处，ψ ＝ψ 1。ψ 1与ψ 2之差记作电 压V，则： V
导行电磁波!
cTE10 2a cTE 01 2b cTE 20 a
对于一般的波导，选取a2b
cTE 01 cTE 20
传输特点 kc2 k 2 k z2
k 2 fc kz k 1 f jk
fc 1 , f fc 1, f
4，由于m 及 n 为多值，因此场结构均具有多种模式。 m 及
n 的每一种组合构成一种模式，以TMmn表示。 例如 TM11表示 m = 1, n = 1 的场结构，具有这种场结构的波称为TM11波。
5，数值大的
模。
m 及 n 模式称为高次模，数值小的称为低次
矩形波导中TM波的最低模式是TM11波。Dominant mode
k k k
2 c 2
2 z
说明：
1、均匀导波系统中，可用两个纵向场分量Ez和Hz表示其余的 横向场分量Ex、Ey、Hx、Hy。 2、对于正弦电磁波，其满足的波动方程为亥姆霍兹方程，即
Ek E 0
2 2
H k H 0
2 2
两个纵向场分量Ez和Hz可由亥姆霍兹方程及边界条件确定。
二. 矩形波导中电磁波的传播特性
截止传播常数kc 和截止频率 fc
kc2 k 2 k z2 k z2 k 2 kc2
kc 称为截止传播常数
Cutoff frequency
k kc 时 k z 0
2 2
Cutoff Propagation constant
2 2 kc2 k x2 k y kc mπ kx a nπ ky b kc 1 fc 2π 2
方程的通解 (Solution of equation) 采用分离变量法 (Method of separation of variables)
《导波与波导》课件
导波传输的优势
相比于其他传输方式，波导传 输具有更低的损耗和更高的带 宽，为微波技术的发展提供了 强大支持。
未来的发展趋势
微波技术和导波传输将继续演 进，为无线通信、射频电子和 高频设备等领域带来更多创新。
波导传输与光纤传输
传输方式的对比
波导传输和传统的光纤传输具有不同的特点和优势，我们将比较它们在带宽、传输距离课件将为您介绍导波与波导的基本概念，以及它们在电磁波传输和 高频电子技术中的重要性。让我们一起探索波导传输技术的魅力和应用吧！
什么是导波与波导？
导波是指沿着特定路径传播的电磁波，而波导是用于引导和传输导波的结构。 了解这两个概念的定义及其区别对于深入理解波导传输技术至关重要。
集成光路
波导在集成光路中用于实现复 杂的光学功能，如光开关、光 调制器和光检测器等。
波导的教学和实验
1
教育领域
波导的教学对于培养学生的实践能力和创新思维至关重要，如何设计富有启发性 的实验项目是教学的关键。
2
实验研究
波导的实验研究是推动该领域发展的重要驱动力，通过探索新的波导结构和性能 优化方式，推动技术的创新和进步。
传播方式对比
1
导体中的传播
电磁波在导体中的传播方式与空气中
空气中的传播
2
不同，我们将比较这两种传播方式的 特点和应用。
电磁波在空气中的传播方式是我们日
常生活中最常见的，了解其特点有助
于我们理解无线通信和雷达技术等。
微波技术与导波传输
微波技术的概述
微波技术是一项基于导波传输 的重要技术，已广泛应用于通 信、雷达和卫星等领域。
同轴波导
同轴波导是一种圆柱形的波 导结构，常用于高频电子设 备、天线技术和无线通信系 统。
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(3.2.2) (3.2.3)
纵向部
x、 y、、、 z r 为相应坐标方向的单位矢量。
7
在无源区域，电磁场方程组的两个旋度方程可改为
(T z ) (ET Ez ) j (HT H z )
(T z ) (HT H z ) j (ET E z )
8
(k k ET j z T H z jkz T Ez
2 2 z)
3.2.3 TE波、TM波和TEM波的特点
(1) TE波
Ez＝0，且假定k2－kz2≠0，那么 jw jk z ET 2 zT H z HT 2 T H z 2 2 k kz k kz 得到ET和HT的关系：
1 * S z (ET HT ) 2
(3.2.31)
13
在本节的最后，我们给出两个简单而重要的矢量关系图，如图3.2所示。图中 描述了TE波、TM波和TEM波的ET+、HT+和Sz的矢量关系。式（3.2.13）、式 （3.2.20）和式（3.2.26）与图（3.2（a））对应，表明了传播因子为 e jk z z 的波向正z方向传播；式（3.2.27）、式（3.2.28）和式（3.2.29）与图 jk z （3.2.（b））对应，表明了传播因子为 e z 的波向负z方向传播。
9
HT
1
z ET
(3.2.14)
(2)TM波
Hz＝0，且假定k2－kz2≠0，那么 jk ET 2 z 2 T Ez k kz
HT
(3.2.17) (3.2.18) (3.2.19) (3.2.20) (3.2.21)
得到ET和HT的关系：
j z T E z 2 2 k kz
(3.2.12)
（3.2.13）
ET TE z HT
或
TE ET和HT的数值关系之比为 ( k z ) ，它具有阻抗的量纲，称作TE波的波 阻抗，记作η TE，即 TE kz (3.2.15) 注：此式说明TE波的ET、HT和 z 相互垂直，且成右手关系 H Z 理想导体边界上Hz满足边界条件 0 n 边界上 (3.2.16)
图3.3 矩形波导与直角坐标系
16
(1) TE波 2 2 Ez＝0，满足波动方程 H z k H z 0 (3.3.1) 在直角坐标系中上式的具体形式为 2 H z 2 H z 2 H z 2 k Hz 0 2 2 2 (3.3.2) x y z 设波导的传播方向为+z，传播因子为 e jkz z ，对z的二次偏导数可用kz2 代替，令 k 2 kz2 kc2 (3.3.3) 于是，式（3.3.2）变为 2 H z 2 H z (3.3.4) 2 k H 0 c z x 2 y 2 式（3.3.3）称作色散方程，kc称作临界波数。应用分离变量法求解式 （3.3.4），令 H z ( x, y, z) X ( x)Y ( y)e jkz z (3.3.5)
当单独一种TE波或TM波不能满足边界条件时，可以用TE 波和TM波的组合来满足边界条件，称之混合模。混合模的纵 向电场和纵向磁场都不为零，但可以有某一横向场分量为零。 有些导波机构，如微带线不是严格的TEM波，称之为准TEM波。
5
3.2 规则金属波导的一般理论
3.2.1 直接法求解
在柱状边界条件下求解无源电磁场有两种方法，一是直接 法，即直接求解电磁场的某一分量，然后再根据电磁场方程组 计算其余的各个场分量；二是辅助位函数法，即首先求出矢量 位A，或相应的赫兹矢位，然后再求各个电场和磁场分量。
2 T 0
T E T ET 0
15
3.3 矩形金属波导
矩形金属波导简称矩形波导，矩形波导的理论是成熟的并且是严格的， 我们将结合这一具体波导进一步说明波导的特点和性质，包括矩形波导的通 解、力线图、色散方程、k空间、相速、群速、功率、衰减等。
3.3.1 矩形波导的通解
图3.3所示是矩形波导的示意图。矩形波导的形状简单，边界与直角坐标 系平行，易于得出严格的理论解。 矩形波导是单根导体构成的空心波导， 它不能传播TEM波，但可以传播TE波或TM波。 设波导在±z方向为无限长，波导内填充 各种同性均匀媒质，通常媒质为空气， ε ＝ε 0，µ＝µ0。
(3.2.4)
(3.2.5) 式中， EZ z Ez , H z z H z 。式（3.2.4）和式（3.2.5）的横向部分和纵 向部分分别相等，于是两个方程分解为下述四个方程: (3.2.6) (T Ez ) ( z ET ) j HT (T Η z ) ( z HT ) j ET (3.2.7) (3.2.8) T ET j H z T HT j Ez (3.2.9) 由（3.2.8）和（3.2.9）推倒得 （3.2.10） 2 2 (k kz )HT j z T Ez jkz T H z （3.2.11） 两式的右端仅含场的纵向分量，左端仅含场的横向分量，即已知场的纵向 分量可以求场的横向分量.
第三章 导波与波导
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 引言 规则金属波导 矩形金属波导 金属圆波导 同轴线与平行双线 传输线理论的推广 带线和微带线 介质波导 光纤简介
3.10 激励耦合
1
3.1 引言
在微波工程中使用着多种类型的传输线，如同轴线、 平行双线、矩形波导、圆波导、介质线、带状线等，如 图3.1所示。工程技术人员根据所选用的工作频段和微波 工程系统的要求不同，选用不同类型的传输线。这些传 输线起着引导能量和传输信息的作用，它们所传输的电 磁波统称为导波。研究各种类型的传输线都要涉及到下 述一些概念和问题，诸如导波分类、场型分析、临界波 数、传播常数、波阻抗、特性阻抗、等效阻抗、功率容 量、工作频带、损耗衰减、结构尺寸、制造工艺、体积 重量、工作环境等。我们不可能对每一种类型的传输线 都做全面的讨论，因此，首先对导波的一般规律加以研 究，然后再分析几种常用的传输线，希望能达到举一反 三的目的。 在微波工程中有两类基本的分析方法，其一是场的 方法，其二是路的方法。
假定波沿着z方向传播，垂直于z方向的场分量称作横向分 量，平行于z方向的场分量称作场的纵向分量。将算子▽也分 解为横向部分和纵向部分，得
T z
(3.2.1)
在直角坐标系和圆柱坐标系中，算子▽的横向部分分别为 算子为
T x y x y
1 T r x r y
ET TM z HT
12
3.2.4导波的坡印亭矢量
一般情况下，将电场和磁场分解为横向分量和纵向分量后，其复数坡印亭 矢量可分解为三项，即为 1 S E H* 2 1 * (ET E z ) (HT H* z) 2 1 1 1 * * （3.2.30） (ET HT ) (ET H* ) ( E H z z T) 2 2 2 式中，*号表示取共轭。对于TEM波，复数坡印亭矢量中仅含上式中的第一 项；对于TE波或TM波则仅含上式中的两项，为第一、二项或第一、三项。 Ez或Hz都可写成实的横向分布函数与指数因子e-jkz相乘的形式，如果媒质 和导波机构是无耗的，可以证明上式中的第二项和第三项都是纯虚数。因 此式（3.2.30）中的第一项代表了沿z方向传播的功率，记作Sz，且
HT
1
TM
z ET
ET TM z HT
式中η
TM为TM波的波阻抗，且
注：此式说明ET、HT和 z 成右手关系，三者相互垂直。
TM
kz
对于TM波，应首先求解Ez。在导波机构边界上，Ez是电场的切
向分量，因此当边界为理想导体时
Ez
0
边界上
（3.2.22）
10
(3)TEM波 Ez和Hz同时为零，得
将式（3.3.5）代入式（3.3.4），得
图3.2 ET、HT和Sz的矢量关系图 （a）传播因子为 e jkz z （b）传播因子为e-jkzz
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3.2.5 空心金属波导内不存在TEM波
可以证明，空心波导内不能传播TEM波。如前所述，所谓TEM波，指的是 Ez、Hz为零的横电磁波，且由式（3.2.9）可知 (3.2.32) 上式表明，在垂直于传播方向的平面内，电场是无旋的，因此可以 令 E T ，φ 是标量位。空心波导内不存在电荷，故电位移矢量D的 散度等于零， T D 0 。若媒质是均匀的，T D T E 0 ，于是 （3.2.33） 上式表明TEM波在横截面内的位函数满足二维拉普拉斯方程。 上两式表明在横截面内TEM波的位函数与二维静电场的电位满足同样的方程， 由此可以推论，在某一传输线中若能建立起二维静电场，也必定能建立起 TEM波的场，反之亦然，但是在单根空心导体内不可能建立起静电场，因而 空心波导内不可能传输TEM波。
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（1）横电波，又称TE波，H波，其电场的纵向分量为零，即 Ez＝0，但磁场的纵向分量不等于零，即Hz≠0。
（2）横电波，又称TM波、E波，其磁场的纵向分量为零，即Hz ＝0 ，但电场的纵向分量不等于零，即Ez≠0。 （3）横电磁波，又称TEM波，其电场和磁场的纵向分量都为 零，即Ez＝Hz＝0。
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图3.1 各种类型的传输线
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图3.1所示各种具体的传输线，有的是单根空心导 体，如矩形波导、圆波导；有的是多根柱状导体，如同 轴线、平行双线；有的是导体与介质的混合结构，如微 带线、耦合微带线；有的是单纯由介质构成的传输线， 如介质光波导与光纤。这些导波机构所传播的电磁波的 场的构造，因导波机构的不同而有所区别，是不同类型 的导波。每一种导波机构又可以有多种形式的导波场或 称导波模，每一个导波模就是电磁场方程的一个解，这 个解满足导波机构所给定的边界条件。 根据激励条件可判断产生哪些导波模。存在着三类 比较简单的但却是基本的导波模：横电波、横磁波、横 电磁波。