微波(第一章第二节和第三节)(12-13-2)
射频基础知识培训课件知识
信号的峰值功率、平均功率和峰均比PAR 解释：很多信号从时域观测并不是恒定包络,而是如下面图形所示.峰值功率即是指以某种概率出现的肩峰的瞬态功率.通常概率取为0.01%.
功率相关概念
功率相关概念
信号的峰值功率、平均功率和峰均比PAR 解释：平均功率是系统输出的实际功率.在某个概率下峰值功率跟平均功率的比就称为在某个概率下的峰均比,如PAR=9.10.1%,各种概率下的峰均比就形成了CCDF曲线（互补累积分布函数）. 在概率为0.01%处的PAR,一般称为CREST因子.
噪声相关概念
相位噪声 相位噪声是用来衡量本振等单音信号频谱纯度的一个指标,在时域表现为信号过零点的抖动.理想的单音信号,在频域应为一脉冲,而实际的单音总有一定的频谱宽度,如下面所示.一般的本振信号可以认为是随机过程对单音调相的过程,因此信号所具有的边带信号被称为相位噪声.相位噪声在频域的可以这样定量描述：偏离中心频率多少Hz处,单位带宽内的功率与总信号功率相比.
1dB压缩点 例如一个射频放大器,当输入信号较小时,其输出与输入可以保证线关系,输入电平增加1dB,输出相应增加1dB,增益保持不变,随着输入信号电平的增加,输入电平增加1dB,输出将增加不到1dB,增益开始压缩,增益压缩1dB时的输入信号电平称为输入1dB压缩点,这时输出信号电平称为输出1dB压缩点.如下图：
无线通信的电磁波传输
长波（低频LF）传播 长波是指波长1公里~10公里（频率为30~300kHz）的电磁波.其可沿地表面传播（地波）和靠电离层反射传播（天波）. 中波（中频MF）传播 中波是指波长100米~1000米（频率为300~3000kHz）的电磁波.中波可沿地表面传播（地波）和靠电离层反射传播（天波）.中波沿地表面传播时,受地表面的吸收较长波严重.中波的天波传播与昼夜变化有关.
微波遥感1-3微波与物质的相互作用原创
第三节微波与物质的相互作用一、微波与大气的相互作用二、微波与地物的相互作用微波与大气：吸收作用、散射作用地物发射或反射的电磁波在到达空间传感器之前必须穿过大气层，大气层的物质包括各种气体与其它微粒，它们与电磁波之间的复杂相互作用主要是不同大气层界面对电磁波的散射和对具有某一波长电磁波的吸收作用，这样造成了传感器所收集到的电磁波信息已是衰减的信号。
大气衰减作用的程度与大气成分及其物理性质有关，与电磁波的波长有关，电磁波频率越高(即波长越短)，大气衰减作用越显著，相反，频率越低，或波长越长，大气衰减可忽略不计。
大气对微波的衰减作用主要有大气中水分子和氧分子对微波的吸收，大气微粒对微波的散射。
大气对微波的吸收作用主要是氧分子和水分子所致。
气体分子所具有的能量的形式包括：平移动能、与轨道有关的电子能量、振动能量及转动能量。
当分子与周围的电磁场发生相互作用时，它们的能级会发生变化，这时它吸收或发射某一频率的电磁辐射能量。
单个的分子吸收或发射的谱线是一些不连续的谱线。
大气中的众多分子的吸收或发射谱线则是由无数不同频率上的谱线所形成的一条连续的谱线氧分子对微波的吸收中心波长位于0.253cm和0.50cm处，从水分子和氧分于对微波的吸收谱线比较中可以看出，氧分子对微波的吸收作用比水分子强。
根据这些情况，一般可采用2.06-2.22mm、3.0-3.75mm、7.5-11.5mm和20mm以上的波长作为微波遥感的窗口（大气窗口），在这四个波段内大气的吸收作用是很小的。
大气微粒可分为三大类：水滴(包括云雾、霾和降水)、冰粒和尘埃，它们的散射因微粒大小和电磁波长的相对关系不同而异。
凡微粒直径比波长小得多时，散射截面积与波长的四次方成反比，即电磁波越短，散射越强，这种散射称为瑞利散射。
而当微粒直径大于波长时，散射作用对波长的敏感就不如瑞利散射，其散射截面积与波长的n次方成反比(其中n＝0，l，2)，这种散射称为米氏散射。
《微波技术与天线》习题答案
第一章1-1解： f=9375MHz, / 3.2,/ 3.1251c f cm l λλ===> ， 此传输线为长线。
1-2解： f=150kHz, 4/2000,/0.5101c f m l λλ-===⨯<< ，此传输线为短线。
1-3答： 当频率很高，传输线的长度与所传电磁波的波长相当时，低频时忽略的各种现象与效应，通过沿导体线分布在每一点的损耗电阻，电感，电容和漏电导表现出来，影响传输线上每一点的电磁波传播，故称其为分布参数。
用1111,,,R L C G 表示，分别称其为传输线单位长度的分布电阻，分布电感，分布电容和分布电导。
1-4 解： 特性阻抗050Z ====Ωf=50Hz X 1=ωL 1=2π×50×16.65×10-9Ω/cm=5.23×10-6Ω/cmB 1=ωC 1=2π×50×0.666×10×10-12=2.09×10-9S/cm 1-5 解： ∵ ()22j z j z i r Uz U e U e ββ''-'=+()()2201j z j z i r I z U e U e Z ββ''-'=- 将 2223320,2,42i r U V U V z πβλπλ'===⋅= 代入33223420220218j j z U eej j j Vππλ-'==+=-+=-()3412020.11200z I j j j A λ'==--=- ()()()34,18cos 2j te z uz t R U z e t V ωλπω'=⎛⎫''⎡⎤==- ⎪⎣⎦⎝⎭ ()()()34,0.11cos 2j te z i z t R I z e t A ωλπω'=⎛⎫''⎡⎤==- ⎪⎣⎦⎝⎭ 1-6 解： ∵Z L=Z 0∴()()220j z i r U z U e U β''==()()()212321100j j z z Uz e U z e πβ''-''==()()()()611100,100cos 6jU z e V u z t t V ππω'=⎛⎫=+ ⎪⎝⎭1-7 解： 210.20.2130j L e ccmfπρρλ-Γ=-=-==Γ+==由 011L L L Z Z +Γ=-Γ 得 0110.2100150110.2L LL Z Z -Γ+===Ω+Γ- 由 ()()()22max0.20.2j z j z L z e e z πββ-'-''Γ=Γ==Γ= 得 max1max120,7.54z z cm λπβ''-===1-8 解： (a) ()(),1inin Z z z ''=∞Γ=(b) ()()0100,0in in Z z Z z ''==ΩΓ=(c) ()()00012200,3in in in in Z Z Z z Z z Z Z -''==ΩΓ==+(d) ()()02200,1/3inin Z z Z z ''==ΩΓ=1-9 解： 1 1.21.510.8ρ+Γ===-Γmax 0min 75,33Z Z Z Z ρρ==Ω==Ω1-10 解： min2min124z z cm λ''=-=min1120.2,0.514L z ρππβρλ-'Γ===⨯=+ min1min120.2j z z L e β'-'Γ=-=Γ∴ 2420.20.2j jLeeππ⨯-Γ=-=1-11 解： 短路线输入阻抗 0in Z jZ tg l β= 开路线输入阻抗 0in Z jZ ctg l β=-a) 00252063inZ jZ tgjZ tgj πλπλ=⨯=Ω b) 002252033in Z jZ tg jZ tg j πλπλ=⨯=-Ωc) 0173.23inZ jZ ctgj π=-=-Ωd) 02173.23in Z jZ ctg j π=-=Ω1-12 解： 29.7502050100740.6215010013oj L L L Z Z j j e Z Z j -++Γ=Γ====++1-13 解： 表1-41-17 解： 1350.7j Le Γ=1-18 解： minmax0.6U K U == min143.2o z β'= 用公式求 min1min100min1min111L j tg z K jtg z Z Z Z jtg z jKtg z ρββρββ''--==''-- 0.643.25042.8522.810.643.2oojtg j j tg -==-Ω-⨯ 用圆图求 ()42.522.5LZ j =-Ω短路分支线的接入位置 d=0.016λ时()0.516B =-最短分支线长度为 l=0.174λ()0.516B =-1-19 解： 302.6 1.4,0.3,0.30.16100LL lZ j Y j λ=-===+由圆图求得 0.360.48in Z j =+ 1824in Z j =+Ω1.01 1.31in Y j =- ()0.020.026in Y j S =-1-20 解： 12LY j =+ 0.5jB j =()()()()0.150.6 1.460.150.60.960.20.320.380.2 1.311.54in in in in Y j Y jB j Y j Z j λλλλ=-+=-=+=-∴ 6577inZ j =-Ω 1-21 解： 11 2.5 2.50.20.2L L Y j j Z ===+- 并联支节输入导纳 min 2.5B ctg l β=-=- min 0.061l λ=此时 1/2.5LZ '= 500/2.5200LZ '==Ω（纯电阻）变换段特性阻抗 0316Z '==Ω 1-22 解： 1/0.851.34308.66o o Larctg ϕ=-=-= 由 max120L z ϕβ'=-= 得 max10.43z λ'= 由 min12Lz ϕβπ''=-=- 得 min10.1804L z ϕπλλπ+'== 1-23 解： 原电路的等效电路为由 1inZ j '+= 得 1inZ j '=-向负载方向等效(沿等Γ图)0.25电长度得 1inin Z Z ''='则 ininY Z '''=由inin in Y Y j Z ''''''=+= 得 12in inY Z j j ''''=-=-由负载方向等效0.125电长度(沿等Γ图)得12LY j =+ 0.20.4L Z j =-1-24 答： 对导行传输模式的求解还可采用横向分量的辅助标位函数法。
无线通信工程(三)微波通信
吉林通信行业职业技能鉴定中心
发信机中的高功率放大器用于把发送的射频信号提高到 足够的电平，以满足经信道传输后的接收场强。 收信机中的低噪声放大器用于提高收信机的灵敏度。 下变频用于中频信号与微波信号之间的变换以实现固定 中频的高增益稳定放大。 微波通信天线一般为强方向性、高效率、高增益的反射 面天线，常用的有抛物面天线、卡塞伦天线等，馈线主要采 用波导或同轴电缆。 在地面接力和卫星通信系统中，还需以中继站或卫星转 发器等作为中继转发装置。
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因此中、大容量的数字微波接力通信系统必须采用能 先对主用及备用波道之间的时延差进行自适应调整，待信 码、定时以及帧信号的位置对应后，以分集合成方式并机 运行直至信号恶化的主用波道自动被淘汰的无损伤切换装 置。 说明：无损伤切换技术建立在备份技术上，备份分为 波道备份（异频备份）和设备备份（同频备份）两种，无 损伤切换（Hitlles Switching）：切换过程中，无感觉、 数据无滑动，不会因倒换而引入误码。
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第三节 微波接力通信系统转接方式
地面微波接力站的微波信号转接方式，也称中继 方式。接力站可分为两大类：
有源接力（有源转接）
无源接力（无源转接）
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1、有源接力站
具有补偿接收信号的传输损耗和失真，并完成频率转换和路 由改向功能的接力站。它有三种转接方式：基带转接、中频转接、 射频转接。 （1）基带转接 将接收到的频率为接收频率的射频信号，经下变频、中 频放大，及解调过程恢复出具有标准接口电平的基带信号。 然后将此基带信号再经调制、中频放大、上变频和功率放大 转换为发射频率，并具有足够功率的射频信号，发射到下一 站。其转接点在基带接口。 由于基带信号多为多路电话群路信号或视频信号，故也 称群频转接或视频转接。调制解调过程要引入失真和噪声， 影响传输质量。一般仅在需要取出或插入话路（或电视）的 主站和端站及传输距离短的支线上应用。
数学一复习计划
总结归纳第四、五章中的知识点, 整理并创建四、五章中的难题、错题题库
高等数学 第六章 定积分的应用
天数
学习章节
习题章节
练习题目
备注
第一天
第 6 章第 1 节
——
——
元素法
第 6 章 第 2 节
习题6—2
1(1)(4),2(1),4,5(1),9,12,15(1) (3) ,16,19,21
求平面图形的面积（直角坐标情形、极坐标情形）旋转体的体积及侧面积 平行截面面积为已知的立体的体积平面曲线的弧长
第五天
总结归纳第二章中的知识点, 整理并创建本章中的难题、错题题库
高等数学 第三章 微分中值定理与导数的应用
天数
学习章节
习题章节
练习题目
备注
第一天
第 3 章 第 1 节
习题3－1
6,8,11(1),12,15
费马定理、罗尔定理、拉格朗日定理、柯西定理及其几何意义 构造辅助函数
第二天
第 3 章第 2 节
第 1 章 第 7 节
习题1－7
1,2,3(1),4(3) (4)
无穷小阶的概念（同阶无穷小、等价无穷小、高阶无穷小、低阶无穷小、k 阶无穷小）及其应用 一些重要的等价无穷小以及它们的性质和确定方法
第五天
第 1 章 第 8 节
习题1－8
3(4),4,5
函数的连续性, 函数的间断点的定义与分类（第一类间断点与第二类间断点） 判断函数的连续性和间断点的类型
第二天
第 6 章第 3 节
习题6—3
5,11
用定积分求功、水压力、引力
第三天
第 6章总复习六
总复习题六
2,3,5
微波半导体器件及微波集成电路
微波半导体器件及微波集成电路，从雷达，导航，电子对抗等军事应用领域。
迅速扩展到微波中继通信，卫星通信，移动通信，无绳电话，卫星直播电视无线电缆电视，安全防范等众多的商用领域。
这些应用领域的发展，方兴未艾，前景广阔应用的扩大，市场需求的增长，有力地促进了微渡半导体器件及微波集成电路品种的发展和性能的提高。
微波半导体器件及微波集成电路的生产，也从多品种，小批量的小规模方式，迅速向集约化，大规模方式发展近年来，国外利用微波频段电磁波的特性，研制生产了大量用于非电参量的检测和无损伤探测方面的微波传感器。
微波传感器具有不接触，无损伤，连续，实时，远距离，无毒害，不污染环境，易于维护，成本较低等一系列优点，在许多场合十分有用。
长期来，传感器的电检测技术基本上局限于低频和光频两个频段并从集成电路参数和电压，电流的观点来研究各种传感器的性能，很少使用它们之间的微波频段并从电磁波的角度来研究传感器。
本文的目的在于引起人们对微波传感器这一新兴领域的重视我们相信。
随着这一领域的开拓和发展，不仅为传感器增加了新的分支和新的品种而且也为微波半导体器件和微波集成电路开辟了新的应用前景。
微波传感器的原理电磁波包括的频谱范围极宽，它们的特性因频率不同而各异。
它的低端频率为300，高端可达300。
微波具有一系列特性，用来进行非电参置的无损检测是很合适的。
例如，微波具有良好的定向辐射性能，在自由空间沿直线传播且速度等于光速，在反射，折射，绕射，散射，干涉时遵循与光同样的物理定律。
微波能够穿透大多数非金属材料，包括许多对光波来说是不透明的材料。
并且与这些材料的分子相互作用。
从内部不均匀处产生反射，散射。
微波遇到良导体时几乎全部反射，良导体在徽捩频率的趋肤深度仅几微米第四，介质对微波正比于介质的介电系数。
水的电系数较大，对微波的吸收很强第五，当微波被运动物体所反射时，微波的频率会变化。
其变化的大小与运动物体的速度有关，这就是所谓的多卜勒效应。
透射光栅反射光栅PPT课件
第二节 电磁辐射的性质
一．电磁波的基本性质
1．电磁波的种类：
波 5×10-3 0.1～10 10～200
200～400
长 ～0.1
λ
ห้องสมุดไป่ตู้
名 γ射线 x射线 远紫外光 近紫外光
称
波 4 0 0 ～ 7 5 0 ～ 1.0×106～ 1.0×109～
长 750
1.0×106 1.0×109
第9页/共29页
• １）吸收光谱法：它是利用物质 吸收光后所产生的吸收光谱来进行 分析的方法。
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２）发光光谱法：物质中的粒子 用一定的能量（如光、电、热等）激 发到高能级后，当跃迁回低能级时， 便产生出特征的发射光谱，利用此发 射光谱进行的分析的方法
第11页/共29页
•３）散射光谱法：利用物质对 光的散射来进行分析的方法。
•光 的 能 量 与 光 的 波 长 及 频 率 之 间 的 关系为：
• Ｅ=hγ=hc/λ
•式中Ｅ为光的能量（尔格）；γ为频 率；λ为波长；h为普朗克常数，其 值为6.6256×10-27尔格·秒；c为光 速。
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• 三、物质与光的相互作用： • 1、折射和反射 • 2、散射 • 3、吸收和发射
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（4）聚焦透镜或凹面反射镜，使每个单色光束在单色器 的出口曲面上成像。
第24页/共29页
棱镜
棱镜对不同波长的光具有不同的折射率，波长长的光， 折射率小；波长短的光，折射率大。
平行光经过棱镜后按波长顺序排列成为单色光；经聚焦 后在焦面上的不同位置上成像，获得按波长展开的光谱；
棱镜的分辨能力取 决于棱镜的几何尺寸和 材料；
初中物理
第十三章内能分子热运动○1常见的物质是由分子，原子构成的。
○2不同的物质在互相接触时彼此进入对方的现象。
○3扩散现象表明：一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。
○4分子之间存在引力。
两个分子间存在间隙分子之间存在斥力。
○5固体分子间距离小，不易被压缩，有一定的体积和形状。
液体分子间距离较大，具有流动性，较难被压缩，没有固定的形状。
气体分子间距很大，具有流动性，彼此间几乎没有作用力，已被压缩。
○6.构成物质的分子在不停地做热运动。
第一节内能（单位：焦耳“J”）○1构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。
○2.内能是不同于机械能的另一种形式的能。
○3.再热传递的过程中，传递能量的多少叫做热量。
○4.生活中有时通过加强热传递直接利用内能，有时又通过阻碍热传递防止内能转移（举例）通过加强热传递直接利用内能：做饭的锅，冰箱里面。
通过自爱热传递防止内能转移：炒菜锅的把，冰箱门阻隔热传递。
第二节比热容（单位：焦每千克摄氏度[J /(kg·℃)] ）○1.一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比，叫做这种物质的比热容。
○2○3.比热容大的物质对调节温度有很好的作用。
（例子：夏天，阳光照在海上，尽管海水吸收了吸收同样的热量，温度会上升很多，4倍。
○4．比热容的公式：注意：（c：比热容；Q：热量；m：物体质量；t2：物体末温度；t1：物体初温度）○5.比热容在数值上等于单位质量的某种物质温度升高1℃所吸收的热量。
第十四章 内能的利用第一节 热机（利用内能做功的机械）：蒸汽机，内燃机，汽轮机，喷发飞动机等。
○1.内燃机 1.汽油机（气缸顶部有火花塞） 2．柴油机气缸顶部有喷油嘴）○2.四冲程汽油机的剖面图：从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
多数汽油机是由吸气，压缩，做功，排气四个冲程的不断循环来工作的。
）○3.压缩冲程中机械能转化成内能；做功冲程中内能转化为机械能；做功冲程使汽车获得动吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入气缸。
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波型
Eo 波
c
波型
c
波型
c
2.613a
波型
c
H11 3.413a H21 2.057a
H01 1.640a H31 1.496a
H41 1.182a H12 1.179a H22 0.937a
H02 0.896a
E01
E31 0.985a
E11 1.640a E21 1.223a
E02 1.138a
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微波技术与天线
2、导行波波型的分类 导行波的波型是指能够单独在导波系统中存在的 电磁场结构形式，也叫传输模式。 （1）横电磁波（TEM波） 此传输模式没有电磁场的纵向分量，即Ez=0， Hz=0， 且kc=0。 kc称为截止波数。 TEM波存在于多导体传输系统中。 （2）横电波（TE波）或磁波（H波） 此模式没有电场的纵向分量，即Ez=0，Hz≠0，所 有场分量可由Hz求出。
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微波技术与天线
② Eo 波 01 Eo 波 的 特 点 是 ： 0， 场 沿 方 向 不 变 化 ， m 01
场分布具有轴对称性； 磁场只有 分量，故只存在纵向管 H 壁电流；
Ez在轴线附近最强。
Eo 波 可 用 做 天 线 馈 线 系 中 旋 转 接 头 的 工 作 统 01 波 型 ， 还 可 用 于 微 波和 电 子 加 速 器 中 。 管
ZTM 1 ( c )2
ZTEM 120 r r
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微波技术与天线
（5）传输功率 导波沿无耗规则导行系统+z方向传输的平均功率
为
1 * P0 Re S ( E H ) d s 2 * 1 Re S ( Et H t ) a z d s 2 2 2 Z 1 S Et d s 2 S H t d s 2Z
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微波技术与天线
③ Ho 波 01
Ho 波 的 特 点 是 场 分 布 具 轴 对 称 性 有 ; 01
波导壁上只有Hz分量。 只存在 方向的管壁电流，无纵 向电流。
Ho 波 的 衰 减 随 频 率 的 升 而 单 调 下 降 。 高 01
Ho 波 适 用 于 做 高 01 Q谐 振 腔 的 工 作 波 型 。
ez eze jz ez 是沿+z轴以指数规律衰减的波，称为截止状态。
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微波技术与天线
2 ③γ2=0， 即 kc k 2 , 称为临界状态。 kc v kc fc 称为截止频率。 2 2 2 2 kc k 2 2 c 称为截止波长。 kc
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微波技术与天线
o H11 波 的 极 化 面 不 稳 定 ， 在传输过程中，遇到不
均匀性可能使极化面偏转。
极化后的 11 波, 可以分解为极化面相互 Ho 垂直的
o 两个H11 波。
o H11 只 能 用 于 短 距 离 传 输 。
在多路通信系统中，收/发共用一副天线时，可以 o 利用 H11波相互垂直的两个极化波分别用于收和发， 以避免收/发之间的耦合。
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微波技术与天线
因此波导的尺寸应满足：
λ0/2＜a＜λ0，b＜λ0/2。
对于主模式TE10波
2 kc
, a
2
c 2a
g
2
1 c 2
2 2
1 2a 2
2 2 2 c 2 2 m n 2 kc k 1 1c 2 2 k a b 2a m n c g a b
E12 0.806a E41 0.828a
E22 0.746a
o H11 波 的 截 止 波 长 最 长 ，3.413a。 为
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微波技术与天线
o H 11 波是圆波导中的最低波型，或主模式； o 其 次 是 01波 ，c ( E01 ) 2.613a。 Eo
对于给定半径a的圆波导，当λ0在3.413a和2.613a 之间时，只 能 传 输 11 波 。 Ho
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微波技术与天线
将电场和磁场分解为横向分量和纵向分量。 场强的纵向分量为：E z ( u1 , u2 , z )和H z ( u1 , u2 , z )。 场强的横向分量为：Et (u1 , u2 , z )和H t (u1 , u2 , z )。
E ( u1 , u2 , z ) E t ( u1 , u2 , z ) E z ( u1 , u2 , z )。 H ( u1 , u2 , z ) H t ( u1 , u2 , z ) H z ( u1 , u2 , z )。
ˆ 梯度算子为： t a z z H t z jt H ˆ t H t jE H E z az jEt z E E H t t t t az j ( H t t H z )z jaz Et )jH t ˆ E ( Ez ˆ z z z
随着λ0的减小，依次出现E01，H21，H01，…，因 此圆波导也具有高通特性。
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微波技术与天线
圆波导中的“简并”有： 一是由于λc相同导致的模式简并; 二 是 由 场 分 量 沿分 布 存 在 m和 sinm两 种 cos
可 能 导 致 的 极 化 简 并即对同一组m、n，有两种场结 , 构完全一样，只是极化面相互旋转了90°。
还可用做远距离毫米 波波导的传输波型。
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微波技术与天线
1.2.3 同轴线
同轴线是双导体结构， 其传输的主模式是TEM波。
同轴线可以从直流一直 工作到毫米波波段，因此无 论在微波整机系统、微波测 量系统或微波元件中，同轴 线都得到了广泛的应用。
1、主模式TEM波的性质 （1）场方程 由于TEM模的场在同轴线横截面上的分布与二维 静态场相同，因此只要求解相应的二维静态场即可。
Eo n 和 H o n 波 没 有 简 并 现 象 。 0 0
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o ① H 11 波
它存在场型相同而 极化方向互相垂直的两 种波型，分别称为水平 极化波和垂直极化波。
o H11 和 E10 的 场 结 构 相 似 。
o 将 E10 变 换 成H11 。 可以经过波导截面逐渐变形，
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（3）横磁波 （TM波）或电波（E波） 此模式没有磁场的纵向分量，即Hz=0，Ez≠0，所 有场分量可由Ez求出。 3、导行波的传输特性 （1）截止波长与传输条件
k
2 2 kc k 2 ( j )2
①γ2＜0，即γ=jβ，kc＜k。 是沿+z轴方向无衰减传输的行波，称为传输状态。 ②γ2＞0，即γ=α，
2
2
1 c
2
g
1 c
2
2 k
对于TEM波
g 0
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r r
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（3）相速度、群速度和色散
2 2 v p 2f 1 ( c )
Et Ht Z
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1.2.2 波导传输线
1、矩形波导 矩形波导的截面为矩形，宽边尺寸为a，窄边的 尺寸为b，管壁一般用紫铜材料。
2 kc
m n a b
2
2
矩形波导中不存在TE00和TM00、TMm0、TM0n波 型。 m和n取正整数，称为波指数。 TM11是TM波中的最简单波型。
若a＞b，TE10是最简单波型。
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具有不同的场结构，而有相同的传输参数与传输 条件的现象，称为“简并”。 TEm0和TE0n波没有简并模。
若波导的尺寸为a×b，m、n越大，截止波长越短。 当λ0 ＜ λc时才能在波导中传输。 矩形波导中不存在TM00、TMm0、TM0n波型。 若a＞2b，当λ0＞2 a时，波导中不能传输任何波， 处于截止状态； 当a＜λ0＜2a时，可传输TE10波，即TE10波具有最 长的截止波长，称为主模式。 2 2 若实现单模工作（只传输TE10而抑制其他高次模） c 2 2 kc 的条件为： m n a＜λ0＜2a，2b＜b 0 a λ
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1.2 波导与同轴线
1.2.1 理想导波系统的一般分析
1、横、纵场分量的关系 麦克斯韦方程组为 在无源区： H jE H J jE E jH E jH E v E 0 H 0 H 0 用广义坐标系(u1，u2，z)。u1和u2为导波系统横 截面上的曲线坐标，z为纵向坐标。
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设在z=0处同轴线外导体的电位为零，内导体电 位为V0，导体间的电位函数为 ( r , ). 则 (r , )应满足二维拉普拉斯方 程
2 ( r , ) 0 t
1 Φ 1 2Φ 在柱坐标系中 2 0, 2 2 r r r r Φ( r ) 0 由于对称性， 与坐标 无关，即 Φ
v 1
为理想介质中的光速。
f＞fc， λ＜λc
导波系统传输TE波和TM波的条件是：