标准矩形波导管数据
合集下载
第3.1章矩形波导
v Et
v E v zE z
抖 Ez Hz ÷ - j骣 ç Ex = 2 çb + wm ? ÷ ç kc 桫 抖 x y ÷
横纵向场关系式:
抖 Ez Hz ÷ - j骣 ç E y = 2 çb - wm ? ç ÷ kc 桫 抖 y x ÷ 抖 Hz Ez ÷ - j骣 ç H x = 2 çb - we ? ç ÷ kc 桫 抖 x y ÷ 抖 Hz Ez ÷ - j骣 ç H y = 2 çb + we ? ç ÷ kc 桫 抖 y x ÷
2
式中
k =k - b
2 c
2
2
由于波导中不存在TEM波，故只有TE波和TM波。 下面分别讨论这两种情况：
1）TE模
对于TE模：
Ez = 0,
Hz ? 0
导体边界上电场的 切向分量为零
其边界条件为： 由分离变量法分解得：
e
- jb z
Ex ( x, y, z) = E0 x ( x, y) X ( z) = 0
正z方向传播的波
Z ( z ) = A1e-
jb z
+ A2e jb z
式中 为导波的传播常数或相移系数（沿z方向） 色散关系：
kc2 + b 2 = k 2
b = k 2 - kc2 = k 1- (kc / k )2
式中
2p k = w me = l
若介质有损耗，则
e = e0er (1- jtgd)
d 2 X ( x) 2 + k x X ( x) = 0 2 dx d 2Y ( y ) 2 + k y Y ( y) = 0 2 dy
相应的解为：
X ( x) = A1 cos k x x + A2 sin k x x Y ( y) = B1 cos k y y + B2 sin k y y
微波技术第3章1矩形波导
编辑ppt
可见前五个导模是 TE10、TE20、TE01、 TE11、TM11。
35
则TE10模 TE20模 TE01模 TE11和TM11模 TE21和TM21模 TE12和TM12模
• 当f0 = 10GHz时，λc=3cm
fcTE10=6.562GHz fcTE20=13.123GHz fcTE01=14.764GHz fcTE11=16.156GHz fcTE21=19.753GHz fcTE12=30.248GHz
传播。
编辑ppt
13
TE20模场结构
TE10 TE20
编辑ppt
14
(2)TE01模与TE0n模
其场分量为
Ex
j n
b H mn sin n b y e
jz
Hy
j n
b
ny
H mn sin b e
jz
Hz
ny H mn cos b e
jz
Ey Ez H x 0
TE01模只有Ex、Hy和Hz三个场分量，它们与x无关，故 沿a边场无变化；
波分布或TM11模场；如 图。
注：TE11与TM11是简并模，这种简并称为模式简并； 同理，TEmn与TMmn (m>0, n>0) 是简并模。
编辑ppt
19
3．管壁电流 Js nˆHtan
主模：TE10模工作下
波导底面 y = 0 ； nˆ yˆ
JSy 0 y ˆ [x ˆHx zˆHz] x ˆHz zˆHx
ZTM
Eu Hv
2
1
k
c
编辑ppt
31
（5）TE10模矩形波导的传输功 率
P Re 1 E H * ds 2S
可见前五个导模是 TE10、TE20、TE01、 TE11、TM11。
35
则TE10模 TE20模 TE01模 TE11和TM11模 TE21和TM21模 TE12和TM12模
• 当f0 = 10GHz时，λc=3cm
fcTE10=6.562GHz fcTE20=13.123GHz fcTE01=14.764GHz fcTE11=16.156GHz fcTE21=19.753GHz fcTE12=30.248GHz
传播。
编辑ppt
13
TE20模场结构
TE10 TE20
编辑ppt
14
(2)TE01模与TE0n模
其场分量为
Ex
j n
b H mn sin n b y e
jz
Hy
j n
b
ny
H mn sin b e
jz
Hz
ny H mn cos b e
jz
Ey Ez H x 0
TE01模只有Ex、Hy和Hz三个场分量，它们与x无关，故 沿a边场无变化；
波分布或TM11模场；如 图。
注：TE11与TM11是简并模，这种简并称为模式简并； 同理，TEmn与TMmn (m>0, n>0) 是简并模。
编辑ppt
19
3．管壁电流 Js nˆHtan
主模：TE10模工作下
波导底面 y = 0 ； nˆ yˆ
JSy 0 y ˆ [x ˆHx zˆHz] x ˆHz zˆHx
ZTM
Eu Hv
2
1
k
c
编辑ppt
31
（5）TE10模矩形波导的传输功 率
P Re 1 E H * ds 2S
A 第3.1章 矩形波导
mp np H 0 z ( x, y) = 邋 A1n B1m cos x cos y = a b n = 0 m= 0
对于三维变H 0mn cos x cos y 邋 a b n = 0 m= 0
ゥ
H z ( x, y, z )
m 0 n 0
mx ny jz H mn cos cos e a b
场分布都是不同的，一般情况下具有不同的传播特性
（它们都单独满足矩形波导的边界条件，能够独立地在 波导中存在）。
TE波的全部场分量表示式为：
n m n Ex j 2 H 0 cos( x) sin( y)e jz kc b a b m m n Ey j 2 H0 sin( x) cos( y)e jz kc a a b
相应的解为：
X ( x) = A1 cos k x x + A2 sin k x x Y ( y) = B1 cos k y y + B2 sin k y y
式中
k k k
2 x 2 y
2 c
则可得到通解：
H 0 z ( x, y) ( A1 cos k x x A2 sin k x x)( B1 cos k y y B2 sin k y y)
正z方向传播的波
Z ( z ) A1e jz A2 e jz
式中 色散关系： 为导波的传播常数或相移系数（沿z方向）
k c2 2 k 2
k k k 1 (k c / k )
2 2 c
2
式中
2p k = w me = l
对于沿波导+z方向的场，其解为：
(2)波导内的介质是均匀无耗、线性及各向 同性的；
微波技术-第3章1矩形波导
在左侧壁上： n = x ˆ ˆ
JS
ˆ ˆ = x ? zH z x= 0
ˆ - x
ˆ - y Hz
ˆ = - H10e j ( w t - b z ) y x= 0
在右侧壁上：n = ˆ
JS
x= a
ˆ ˆ = - x? zHz
ˆ y Hz
x= a
= - H10e
j (wt - b z )
ˆ y
Ey ja
a j a x jz Hx H 10 sin e a x jz
H z H 10 cos a E x Ez H y 0 e
H 10 sin
x
e j z
分析上式可以得出：
①电场
其电场只有Ey分量，电力线是 一些平行于y轴的电力线;
y = 0, b
x = 0, a
2．导模的场结构
导模的场结构，是波导中电场和磁场的强和弱，这 里我们用电力线和磁力线的疏密来表示。 由场解可知，矩形波导中可能存在的电磁场有无限多个 解，即TEmn(Hmn)和TMmn(Emn)模式，或将此称为“波型”。 对于每一个的TEmn(Hmn)和TMmn(Emn)模而言，每一
骣 ÷ mb çl ÷ = h 1- ç ÷ çl ÷ ç c e k 桫
2
（5）TE10模矩形波导的传输功率
v v* 轾 1 v P = Re 犏ò E 捶H ds 犏 S 2 臌 a b v v* 1 ˆ = Re 蝌 E 捶H zdydx x= 0 y= 0 2 a b 1 = Re 蝌 E y H x * dydx x= 0 y= 0 2 wma 3 b 2 = H 10 b TE10 2 4p
ab E10 P= 4 ZTE10
标准矩形波导
标准矩形波导
标准矩形波导是一种常见的波导结构，广泛应用于微波通信、雷达系统和微波加热等领域。
它具有较宽的频带、低传输损耗和良好的抗干扰能力，因此备受青睐。
本文将对标准矩形波导的结构特点、工作原理和应用进行介绍。
结构特点。
标准矩形波导由金属矩形管和金属盖板组成，其截面呈矩形。
矩形波导的宽度和高度决定了其工作频率范围，通常采用常见的规格，如WR90、WR75等。
矩形波导内壁通常采用电镀银或金属镀层，以降低传输损耗和提高抗氧化能力。
波导的两端可以通过连接器与其他设备相连，形成封闭的传输通道。
工作原理。
当高频信号进入矩形波导时，会在波导内壁上产生电磁场，这些电磁场沿着波导传播，并在波导的另一端输出。
由于矩形波导内壁的导电性，电磁波会在波导内壁上发生多次反射，从而实现信号的传输。
矩形波导的工作原理类似于光纤，都是利用全反射来传输
信号，但波导的工作频率通常在兆赫至千兆赫的微波范围内。
应用领域。
标准矩形波导在微波通信系统中扮演着重要角色，常用于天线和收发模块之间的信号传输。
此外，矩形波导还被广泛应用于雷达系统中，用于天线阵列、相控阵和波束形成等方面。
在微波加热设备中，矩形波导也被用于传输高频能量，实现对食品和工业原料的加热处理。
总结。
标准矩形波导作为一种重要的微波传输结构，在通信、雷达和加热等领域都有着广泛的应用。
其结构特点、工作原理和应用领域都体现了其独特的优势和价值。
随着微波技术的不断发展，矩形波导将继续发挥重要作用，为各种微波应用提供可靠的传输支持。
标 准 矩 形 波 导 管 数 据
330
0.8636
0.4318
0.0051
0.038
0.76
2.388
1.956
0.025
0.5
0.8
1.73
173.576
无
无
无
无
无
无
无
无
0.00054
0.00076
无
无
0.02
0.2
1.015
5.79
3.91
0.05
0.5
1
7.52
39.499
无
无
2.048
3.023
无
无
62.425
92.152
0.01
0.0144
无
0.138
BJ740
WR-12
WG26
R740
60.5
91.9
3.0988
1.5494
0.0127
0.15
1.015
5.13
3.58
0.05
0.5
1
6.2
0.038
0.8
1.27
21.59
12.06
0.05
0.65
1.15
38.1
7.869
0.151
0.222
0.180
0.265
4.590
6.775
5.472
8.078
0.26
0.34
0.213
0.702
BJ140
WR-62
WG18
R140
11.9
18
15.799
7.899
0.031
0.4
1.015
17.83
0.8636
0.4318
0.0051
0.038
0.76
2.388
1.956
0.025
0.5
0.8
1.73
173.576
无
无
无
无
无
无
无
无
0.00054
0.00076
无
无
0.02
0.2
1.015
5.79
3.91
0.05
0.5
1
7.52
39.499
无
无
2.048
3.023
无
无
62.425
92.152
0.01
0.0144
无
0.138
BJ740
WR-12
WG26
R740
60.5
91.9
3.0988
1.5494
0.0127
0.15
1.015
5.13
3.58
0.05
0.5
1
6.2
0.038
0.8
1.27
21.59
12.06
0.05
0.65
1.15
38.1
7.869
0.151
0.222
0.180
0.265
4.590
6.775
5.472
8.078
0.26
0.34
0.213
0.702
BJ140
WR-62
WG18
R140
11.9
18
15.799
7.899
0.031
0.4
1.015
17.83
第3.1章矩形波导 2019
d(dzzZ2)2 (Zzk()2zE)0
z
-
(x
2
, ky2)
Z
(
z
)
0
令上式两项分别等于 kc2和,则b 2得到导波方程，本征
值方程(
k
)
c
0
d2 Z (z)
b 2Z(z)
0
导波方程
dz 2
2 t
E0 z
(
x,
y)
kc2 E0z (x, y)
0
本征值方程
波动因子
z方向分量的解为
Z (z) A1e jz A2e jz
2E0z y 2
k
2 c
E0z
0
2 H 0z x 2
2 H 0z y 2
k
2 c
H
0
z
0
式中
k
2 c
k
2
2
由于波导中不存在TEM波，故只有TE波和TM波。下面 分别讨论这两种情况：
1）TE模
对于TE模：
Ez 0, H z 0
导体边界上电场的 切向分量为零
2H0z x2
2H0z y2
kc2 H0z
0
对于 H0z (x, y) 应用分离变量法求解：
H 0z (x, y) X (x)Y ( y)
代入本征值方程：
1 X (x)
d 2 X (x) dx 2
1 Y ( y)
d
2Y ( y) dy 2
k
2 c
0
-
k
2 x
-k
2 y
z
-
(x
2
, ky2)
Z
(
z
)
0
令上式两项分别等于 kc2和,则b 2得到导波方程，本征
值方程(
k
)
c
0
d2 Z (z)
b 2Z(z)
0
导波方程
dz 2
2 t
E0 z
(
x,
y)
kc2 E0z (x, y)
0
本征值方程
波动因子
z方向分量的解为
Z (z) A1e jz A2e jz
2E0z y 2
k
2 c
E0z
0
2 H 0z x 2
2 H 0z y 2
k
2 c
H
0
z
0
式中
k
2 c
k
2
2
由于波导中不存在TEM波，故只有TE波和TM波。下面 分别讨论这两种情况：
1）TE模
对于TE模：
Ez 0, H z 0
导体边界上电场的 切向分量为零
2H0z x2
2H0z y2
kc2 H0z
0
对于 H0z (x, y) 应用分离变量法求解：
H 0z (x, y) X (x)Y ( y)
代入本征值方程：
1 X (x)
d 2 X (x) dx 2
1 Y ( y)
d
2Y ( y) dy 2
k
2 c
0
-
k
2 x
-k
2 y
微波技术矩形波导2
(3-4)
1E P= ab 4η
2 0
空气波导
µ =120π ε
非磁介质波导 µ = µ0 ,ε = ε0εr
E ab λ P= 1− 2a 480π
2 0
2
P=
2 E0 ab εr
ห้องสมุดไป่ตู้480π
λ 1− 2a
2
λ 请注意：对非磁介质波导， = 请注意：对非磁介质波导，
ωµ π
β π
TE10波主要特性
传 条 播 件 波 波 导 长
λ＜ c = 2a λ λ λg = 2 λ
1− 2a C λ 1− 2a 1 λ 1− 2a
2 2
相
速
υp =
波 阻 型 抗
η=
µ ε
场结构
图 3-1
二、TE10波的另一种表示
$ dσ = kdxdy。
v
y
ds z x b a 0
图 3-2
计算功率时的面积元
2 v v 1 E0 2 π S ⋅ dσ = sin xdxdy 2η a 2 1 E0 a b 2 π P= ∫0 ∫0 sin a xdxdy 2η 2 1 E0 a π = b∫ 1− cos xds 2η 0 a
我们在上面给出的TE 波表达式， 我们在上面给出的 TE10 波表达式 ， 是以 Hz 为领矢 矢量的。然而， 作领矢矢量， 矢量的。然而，在实用上也常有用Ey作领矢矢量，即 设 π − jβz Ey = E0 sin x e (3(3-1) a 利用Maxwell方程 方程 利用
2 Htmdl s
(3-9)
其中， 其中，
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
内截面尺寸(mm) 基本高度 宽和高的偏 b 差（±） 292.1 266.7 228.6 190.5 146.05 123.82 97.79 82.55 64.77 54.61 43.18 34.04 29.08 22.149 20.193 15.799 12.624 10.16 9.525 7.899 6.477 4.318 4.318 3.556 2.845 2.388 1.88 1.5494 1.27 1.016 0.8255 待定 待定 0.51 0.38 0.38 待定 待定 0.33 0.26 0.22 0.17 0.14 0.12 0.095 0.081 0.07 0.057 0.046 0.038 0.031 0.026 0.021 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.0127 0.0127 0.0076 0.0064
外截面尺寸(mm) 基本宽度 A 待定 待定 待定 待定 待定 待定 待定 169.16 133.6 113.28 90.42 76.2 61.42 50.8 43.64 38.1 31.75 25.4 21.59 17.83 14.99 17.7 10.67 9.14 7.72 6.81 5.79 5.13 4.57 3.556 3.175 基本高度 宽和高的偏 外圆角直径R2 差（±） 最小值 最大值 B 待定 待定 待定 待定 待定 待定 待定 86.61 68.83 58.67 47.24 39.1 32.33 25.4 23.44 19.05 15.88 12.7 12.06 9.93 8.51 6.35 6.35 5.59 4.88 4.42 3.91 3.58 3.3 2.54 2.35 待定 待定 待定 待定 待定 待定 待定 0.2 0.2 0.2 0.17 0.14 0.12 0.1 0.08 0.08 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.025 0.025 待定 待定 待定 待定 待定 待定 待定 1 1 1 1 1 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.65 0.65 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 待定 待定 待定 待定 待定 待定 待定 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.15 1.15 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0.8 0.8
额定承受功率(MW) 1.25fc 最小值 246 205 150 104 61.5 44.2 27.6 19.6 12.09 8.6 5.4 3.5 2.44 1.52 1.17 0.79 0.52 0.33 0.26 0.18 0.12 0.066 0.053 0.036 0.023 0.016 0.01 0.0069 0.0046 0.003 0.0019 1.9fc 最大值 348 290 213 148 87.1 62.6 39.1 27.8 17.1 12.2 7.6 5 3.46 2.15 1.66 1.12 0.73 0.47 0.34 0.25 0.17 0.094 0.076 0.051 0.033 0.023 0.144 0.0098 0.0066 0.0042 0.0028
主模频率范围（GHz） 起始频率 1.25fc 0.32 0.35 0.41 0.49 0.64 0.76 0.96 1.13 1.45 1.72 2.17 2.6 3.22 3.94 4.64 5.38 6.57 8.2 9.84 11.9 14.5 17.6 21.7 26.3 32.9 39.2 49.8 60.5 73.8 92.2 113 终止频率 1.9fc 0.49 0.53 0.62 0.75 0.98 1.15 1.46 1.73 2.2 2.61 3.3 3.95 4.9 5.99 7.05 8.17 9.99 12.5 15 18 22 26.7 33 40 50.1 59.6 75.8 91.9 112 140 173 基本宽度 a 584.2 533.4 457.2 381 292.1 247.65 195.58 165.1 129.54 109.22 86.36 72.14 58.17 47.549 40.386 34.849 28.499 22.86 19.05 15.799 12.95 10.668 8.636 7.12 5.69 4.775 3.795 3.0988 2.54 2.032 1.651
理论衰减量（dB/100ft.） 铝波导 最小值 0.270 0.310 0.390 0.510 0.760 0.098 0.140 0.180 0.259 0.334 0.475 0.652 0.860 1.231 1.487 2.004 2.761 3.833 4.590 6.077 8.185 12.970 15.036 20.120 28.119 无 无 无 无 无 无 最大值 0.400 0.460 0.580 0.760 0.113 0.145 0.206 0.266 0.382 0.494 0.702 0.953 1.270 1.795 2.195 2.910 3.993 5.547 6.775 8.971 12.082 18.487 22.197 29.701 41.508 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 0.214 0.309 0.399 0.567 0.777 1.026 1.467 1.773 2.390 3.292 4.570 5.472 7.246 9.759 15.464 17.928 23.989 33.526 43.603 62.425 铜波导 最小值 最大值 无 无 无 无 无 无 无 0.317 0.456 0.588 0.837 1.136 1.514 2.140 2.617 3.470 4.761 6.614 8.078 10.696 14.406 22.042 26.465 35.413 49.491 64.367 92.152
BJ1800 BJ2200 BJ2600
WR-5 WR-4 WR-3
WG30 WG31 WG32
R1800 R2200 R2600
145 172 217
220 261 330
1.2954 1.0922 0.8636
0.6477 0.5461 0.4318
0.0064 0.0051 0.0051
187.375/a （GHz） 284.81/a （GHz）
基本壁厚 内圆角最大 (mm) 直径R1 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.3 0.3 0.2 0.15 0.15 0.15 0.038 6 5 5 3.18 3.18 3.18 3.18 2.03 2.03 2.03 2.03 2.03 1.625 1.625 1.625 1.625 1.625 1.27 1.27 1.015 1.015 1.015 1.015 1.015 1.015 1.015 1.015 1.015 1.015 0.76 0.76
矩形波导的截止频率fc＝149.9/a （GHz） 矩形波导的起始频率＝1.25fc （GHz）＝187.375/a 矩形波导的终止频率＝1.9fc （GHz）＝284.81/a
标 准 型 号 中国-国家 标准 BJ3 BJ4 BJ5 BJ6 BJ8 BJ9 BJ12 BJ14 BJ18 BJ22 BJ26 BJ32 BJ40 BJ48 BJ58 BJ70 BJ84 BJ100 BJ120 BJ140 BJ180 BJ220 BJ260 BJ320 BJ400 BJ500 BJ620 BJ740 BJ900 BJ1200 BJ1400 EIA-国际 标准 WR-2300 WR-2100 WR-1800 WR-1500 WR-1150 WR-975 WR-770 WR-650 WR-510 WR-430 WR-340 WR-284 WR-229 WR-187 WR-159 WR-137 WR-112 WR-90 WR-75 WR-62 WR-51 WR-42 WR-34 WR-28 WR-22 WR-19 WR-15 WR-12 WR-10 WR-8 WR-7 英国-国家 标准 无 无 WG1 WG2 WG3 WG4 WG5 WG6 WG7 WG8 WG9A WG10 WG11A WG12 WG13 WG14 WG15 WG16 WG17 WG18 WG19 WG20 WG21 WG22 WG23 WG24 WG25 WG26 WG27 WG28 WG29 153-IEC 标准 R3 R4 R5 R6 R8 R9 R12 R14 R18 R22 R26 R32 R40 R48 R58 R70 R84 R100 R120 R140 R180 R220 R260 R320 R400 R500 R620 R740 R900 R1200 R1400
TE10 截止 频率 fc (GHz) 0.257 0.281 0.328 0.393 0.513 0.605 0.766 0.908 1.157 1.372 1.736 2.078 2.577 3.153 3.712 4.301 5.260 6.557 7.869 9.488 11.575 14.051 17.358 21.053 26.344 31.393 39.499 48.374 59.016 73.770 90.793
TE10 截止 波长λc (mm) 1169.2 1067.5 915.0 762.5 584.6 495.6 391.4 330.4 259.1 218.4 172.7 144.3 116.3 95.1 80.77 69.7 57 45.72 38.1 31.6 25.91 21.34 17.27 14.22 11.38 9.55 7.52 6.2 5.08 4.06 3.3