与矩形波导类似
微波技术第3章1矩形波导
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
圆波导与矩形波导比较
B1 J n (kc r ) + B2 N n (kc r )
平面行波（x 的正向，反射） 行波形式
exp m j (k x x + k y y )
→∞ (1, 2 ) Hn (kc r ) r →
柱面行波（r 的正向，反射）
( 2 ,1) (kc r ) = J n (kc r ) m jN n (kc r ) Hn
驻波波节数： 从中心到边界 的半驻波数
0 0 π 2π 3π 0.5
|sin(kxx)| |J0(kcr)|
4π
相邻波节反相，柱面波周向周期变化 各自周期相等 边界处的函数值取其中一零解上，不同的零点，包含波节数不同 驻波异同 零解从 = 0 开始 等幅驻波 两驻波关系 坐标系/驻波函数的不同仅方便满足边界条件时，函数形式简单 *柱面波的求解方法 3 级数、积分、插值，高阶递推
[
]
两行波关系
2 1 ] （Q1：为何以 r 衰减？） exp[± i(kc r − 1 4 π − 2 nπ ) π kc r
Ez
x=± a y =±b
=0
∂H z ∂n
x=± a y =±b
=0
Ez
r =a
=0
∂H z ∂r
=0
r =a
边界条件
Et = 0 Hn = 0
cos (k x (± a )) = 0 k a = µ m = mπ cos' ， x k y b = µ n = nπ cos ( k y (± b )) = 0 cos'
0 -0.5 -1 0 π
·1·
2π
3π
4π
满足边界条件 后的驻波解
cos mπ A cos' a
微波技术基础试题三
一．简答：（50分）1．什么是色散波和非色散波？（5分）答：有的波型如TE波和TM波，当波导的形状、尺寸和所填充的介质给定时，对于传输某一波形的电磁波而言，其相速v p和群速v g都随频率而变化的，把具有这种特性的波型称为色散波。
而TEM波的相速v p和群速v g 与频率无关，把具有这种特性的波型称为非色散波。
2．矩形波导、圆波导和同轴线分别传输的是什么类型的波？（5分）答：（1）矩形波导为单导体的金属管，根据边界条件波导中不可能传输TEM 波，只能传输TE波和TM波。
（2）圆波导是横截面为圆形的空心金属管，其电磁波传输特性类似于矩形波导不可能传输TEM波，只能传输TE波和TM波。
（3）同轴线是一种双导体传输线。
它既可传输TEM波，也可传输TE 波和TM波。
3．什么是TE波、TM波和TEM波？（5分）答：根据导波系统中电磁波按纵向场分量的有无，可分为三种波型： （1）横磁波（TM 波），又称电波（E 波）:0=H Z ，0≠E Z ； （2）横电波（TE 波），又称磁波（H 波）：0=E Z ，0≠H Z ；（3）横电磁波（TEM ）：0=E Z ，0=H Z 。
4．导波系统中的相速和相波长的含义是什么？（5分）答：相速v p 是指导波系统中传输电磁波的等相位面沿轴向移动的速度。
相波长λp 是指等相位面在一个周期T 移动的距离。
5．为什么多节阶梯阻抗变换器比单节阻抗变换器的工作频带要宽？（5分） 答：以两节阶梯阻抗变换器为例，设每节4λ阻抗变换器长度为θ，三个阶梯突变的电压反射系数分别为ΓΓΓ21,,则点反射系数为eeUU j j ir θθ42210--ΓΓΓ++==Γ，式中说明，当采用单节变换器时只有两个阶梯突变面，反射系数Γ的表达式中只有前两项，若取ΓΓ=10，在中心频率处,2/πθ=这两项的和为零，即两突变面处的反射波在输入端相互抵消，从而获得匹配；但偏离中心频率时，因2/πθ≠，则两个反射波不能完全抵消。
波导中微波的模式
波导中微波的模式波导是一种用来传输微波信号的导波结构，由金属壁面构成，中间空腔内充满介质。
在波导中，微波信号通过内部的反射而传播，产生各种模式。
不同模式具有不同的传播特性和分布特点，对于波导设计和应用都非常重要。
本文将介绍波导中常见的几种微波模式。
1.矩形波导模式：矩形波导是最常见的一种波导类型，由金属矩形管道组成。
在矩形波导中，有许多不同的模式，包括正交模式（TE模式）和纵向模式（TM模式）。
（1）TE模式：TE模式是横向电场模式，在矩形波导中，电场垂直于波导的横截面方向。
TE模式的特点是不含有磁场分量，只有电场分量。
TE模式分为TE10,TE20,TE01等不同的阶次。
（2）TM模式：TM模式是纵向磁场模式，在矩形波导中，磁场沿波导的横截面方向。
TM模式的特点是不含有电场分量，只有磁场分量。
TM模式也分为TM10,TM20,TM01等不同的阶次。
矩形波导模式的分布特点是波束在波导内壁上反射，形成驻波模式。
TE和TM模式可以共存，交替出现。
2.圆形波导模式：圆形波导是由金属圆管构成的波导结构。
圆形波导模式与矩形波导模式类似，也有TE模式和TM模式，但其阶次的确定方式略有不同。
（1）TE模式：TE模式是横向电场模式，电场沿着圆柱壁面方向。
TE 模式中的波动电场与壁面垂直，并且没有磁场分量。
（2）TM模式：TM模式是纵向磁场模式，磁场沿着圆柱壁面方向。
TM 模式中的波动磁场与壁面垂直，并且没有电场分量。
与矩形波导不同的是，圆形波导模式的阶次由径向模式数目（m）和角向模式数目（n）两个参数共同确定。
例如，TE11模式表示径向和角向模式都为13.表面波模式：除了矩形和圆形波导模式外，波导中还存在一种特殊的模式，称为表面波模式。
表面波模式是指波在波导壁面上沿着壁面传播的模式，不进一步传播到波导的深处。
表面波模式包括射线波、栅波和电磁波导模式。
射线波模式是指波束沿着表面传播，而不发散或收敛；栅波模式是指波束被壁面上的栅格结构所限制；电磁波导模式是指在电磁波导中，电磁波束是由电和磁场的耦合形成的。
声学波导管
声学波导管食不厌精 脍不厌细1、恒定截面波导内的声传播1.1、矩形波导管1.2 、圆柱形波导管设有一半径为a 的圆柱形管，一端延伸到无限远。
圆柱形管的声波方程应以柱坐标系来描述。
设管的径向坐标为r ，极角为θ，管轴用z 来表示。
直角坐标与柱坐标之间有如下关系⎪⎩⎪⎨⎧===z z r y r x θθsin cos 而柱坐标系的拉普拉斯算符可表示为2222221)(1zr r r r r ∂∂+∂∂+∂∂∂∂=∇θ (1-2-1) 于是三维声波动方程就可变换为：2222222211)(1t p c z p p r r p r r r ∂∂=∂∂+∂∂+∂∂∂∂θ (1-2-2) 根据分离变量法，令解,)()()(),,,(t j e z Z r R t z r p ωθθΘ=将其代入（1-2-2）式可得如下三个常微分方程⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=-++=Θ+Θ=+0)(10022222222222R r m k dr dR r drR d m d d Z k dz Zd r z θ (1-2-3) 其中.22222r z k k ck +==ω (1-2-4)由于圆柱管道向无限远处延伸，对于Z 的方程可取行波解：;)(z jk z z e A z Z -= (1-2-5)对于Θ的方程可取解为),cos()(m m A ϕθθθ+=Θ (1-2-6) 因为)2()(πθθ+Θ=Θ的关系应该满足，所以式中m 一定要为正整数。
对于R 的方程我们作一适当变换，令x r k r =,则方程就化为0)1(12222=-++R xm dx dR x dx R d . (1-2-7) 这是一个标准的m 解贝塞尔方程，其一般解可表示为),()()(r k N B r k J A r k R r m r r m r r += (1-2-8) 这里)(r k J r m 与)(r k N r m 分别代表宗量为)(r k r 的m 阶柱贝塞尔函数与柱诺伊曼函数。
矩形波导的模式(3篇)
第1篇一、矩形波导的模式分类矩形波导中的电磁波模式主要分为TE（横电磁波）模式和TM（纵电磁波）模式。
1. TE模式TE模式是指电场只在波导的横向（垂直于传播方向）分量存在，而磁场则在纵向（沿传播方向）分量存在。
根据电场和磁场在波导横截面上的分布，TE模式又可以分为TE10、TE20、TE01等模式。
（1）TE10模式：TE10模式是矩形波导中最基本、最常用的模式。
其电场分布呈矩形，磁场分布呈椭圆。
TE10模式的截止频率最高，适用于高频传输。
（2）TE20模式：TE20模式的电场分布呈矩形，磁场分布呈圆形。
其截止频率低于TE10模式，适用于中频传输。
（3）TE01模式：TE01模式的电场分布呈矩形，磁场分布呈椭圆。
其截止频率最低，适用于低频传输。
2. TM模式TM模式是指磁场只在波导的横向分量存在，而电场则在纵向分量存在。
根据电场和磁场在波导横截面上的分布，TM模式又可以分为TM01、TM11、TM21等模式。
（1）TM01模式：TM01模式的电场分布呈矩形，磁场分布呈圆形。
其截止频率最高，适用于高频传输。
（2）TM11模式：TM11模式的电场分布呈矩形，磁场分布呈椭圆。
其截止频率低于TM01模式，适用于中频传输。
（3）TM21模式：TM21模式的电场分布呈矩形，磁场分布呈圆形。
其截止频率最低，适用于低频传输。
二、矩形波导的模式特性1. 截止频率截止频率是矩形波导中一个重要的参数，它决定了电磁波在波导中能否有效传输。
不同模式的截止频率不同，其中TE10模式的截止频率最高，适用于高频传输。
2. 相速度相速度是指电磁波在波导中传播的速度。
不同模式的相速度不同，TE模式的相速度比TM模式快。
3. 模式损耗模式损耗是指电磁波在波导中传播时，由于波导壁的吸收和辐射等原因，能量逐渐衰减的现象。
不同模式的损耗不同，TE模式的损耗比TM模式小。
4. 传输特性矩形波导中不同模式的传输特性不同，如TE模式的传输特性较好，适用于高频传输；TM模式的传输特性较差，适用于低频传输。
题库-微波技术与天线
微波技术与天线题库一、填空题1. 驻波比的取值范围为；当传输线上全反射时，反射系数为，此时驻波比ρ等于。
2. γ=α+jβ称为，其中α称为，它表示传输线上的波，β称为，它表示传输线上的波。
3. 特性阻抗50欧的均匀传输线终端接负载Z1为20j欧、50欧和20欧时，传输线上分别形10cm，如图所示：Z in＝；Z in＝；在z=5cm处的输入阻抗Z in＝；2.5cm<z<5cm处，Z in呈性。
ρ=。
5. 无耗传输线的终端短路和开路时，阻抗分布曲线的主要区别是终端开路时在终端处等效为谐振电路，终端短路时在终端处等效为谐振电路。
6. 一段长度为l（0<l<λ/4）短路线和开路线的输入阻抗分别呈纯和纯。
7. 阻抗匹配分为阻抗匹配、阻抗匹配和阻抗匹配，它们反映Z0，根据各点在下图所示的阻抗圆( )；( );⑤R＜Z0，X＝0 ( ); ⑥R＝Z0，X＝0 ( );⑦Г=0 ( ); ⑧SWR=1 ( );⑨=1Γ( ); ⑩ SWR=∞( ).9. 在导行波中, 截止波长λc最长的电磁波模称为该导波系统的主模。
矩形波导的主模为模, 因为该模式具有场结构简单、稳定、频带宽和损耗小等特点, 所以实用时几乎毫无例外地工作在该模式。
10. 与矩形波导一样，圆波导中也只能传输TE波和TM波；模是圆波导的主模，模是圆波导第一个高次模，而模的损耗最低，这三种模式是常用的模式。
11. 在直角坐标系中，TEM波的分量E z和H z为零；TE波的分量为零；TM波的分量为零。
12. 低频电路是参数电路，采用分析方法，微波电路是参数电路，采用分析方法。
13. 简并模式的特点就是具有相同的和不同的。
14. 微带线的弯区段、宽度上的阶变或接头的不连续性可能会导致电路性能的恶化，主要是因为这种不连续性会引入。
15. 写出下列微波元件的名称。
(a) (b) (c) (d)16. 下图(a)为微带威尔金森功分器，特性阻抗等于，其电长度L等于。
圆波导
cTE
mn
2a
mn
cTM
mn
2a
mn
在所有的模式中，TE11模截止波长最长，其次为 TM01模，三种典型模式的截止波长分别为
cTE 3.4126a
11
cTM 2.6127 a
01
cTE 1.6398a
01
微波工程基础
5
第二章 规则金属波导之圆波导
圆波导中各模式截止波长的分布图
11
第二章 规则金属波导之圆波导
磁场有径向 和轴向分量
(3)低损耗的TE01模
波导内壁电流：
TE01模的场分布
圆波导三种模式的导体衰减曲线
J s n H a a z H z a H z
TE01 模是圆波导的高次模式，比它低的模式有 TE11 、TM01 、 TE21 ，它与TM11是简并模。它也是圆对称模故无极化简并。
方圆波导变换器
TE11模的截止波长最长，是圆波导中的最低次模，也是主模。圆 波导中模的场分布与矩形波导的模的场分布很相似，因此工程上容 易通过矩形波导的横截面逐渐过渡变为圆波导，从而构成方圆波导 变换器。 但由于圆波导中极化简并模的存在，所以很难实现单模传输，因 此圆波导不太适合于远距离传输场合。 微波工程基础
微波工程基础
7
第二章 规则金属波导之圆波导
极化简并
旋转
利用极化兼并现象制成极化衰减器、极化变换器等
微波工程基础
8
第二章 规则金属波导之圆波导
(c)传输功率 TEmn和TMmn模的传输功率分别为：
PTE mn
2 πa m 2 2 Z H ( 1 ) J TE mn m (kc a) 2 2 2 m kc k a 2
chap2 9矩形波导 圆波导
三TE波、TM波的特性分析
求解出特解H0z或E0z。 有 H z (u, v, z, t ) Hoz (u, v)e j (t z ) TE模 Ez (u, v, z, t ) Eoz (u, v)e j (t z ) TM模 或 （2）由横－纵关系，求解出其余四个横切面的 场分量Eu、Ev、Hu和Hv。
复习
1.同轴线Eτ、Hφ场分布特点？ 2.画出同轴线TEM的场结构图？ 3.同轴线特性阻抗、波阻抗的定义、表达式 与哪些因素有关？ 4.同轴线的主模？
2.2 矩形波导与圆波导
一. 矩形波导
(一)场分量
(二)模式分布与简并 (三)场结构和管壁电流分布
一. 矩形波导 作为空心金属柱面波导的典型例子是矩形波导和圆波 导。由第一章分析知道，它们不能传播TEM波，但可单 独传播TE或TM波。它们主要用于厘米波段，也用于毫米 波段。
(一)场分量
n，m成为波形型号，不同一组(n，m)代表不同导波波型。
n，m可以取零或正实数，但是不能同时为零。
TE波有三种类型：TEn0、TE0n、TEnm
(一)场分量
2. TM波的场分量 ez≠0 ， hz=0
t2ez xy kc2ez xy 0
由方程(1.58)和边界条件 ez
hz 再由 x
(2.36)
n n 0,1, 2, 0 有 sin k x a 0 可得 k x a xa (2.37a) m hz m 0,1, 2, 0 有 sin k y b 0 可得 k y 再由 b y (2.37b)
y b
注意：n、m不能同时为零，因为n、m同时为零时，hz 的 解为常数，其它场分量为零，此解无意义。
1 d2X k x2 X dx 2
圆波导、同轴线、带状线、微带线简介
1、3 带状线简介
带状线的结构 带状线的结构如下图所示，由一个宽度为W， 厚度为t的中心导带和相距为d的上、下两块接地 板构成，接地板之间填充 r 的均匀介质。 带状线支持TEM波传输，这也是带状线的主 模式。同时带状线可认为是由同轴线演变而来， 故存在高次波形TE或TM模。一般可通过选择带 状线的横向尺寸来抑制高次模的出现，当取 min min b W 时可保证TEM波主模单模工 2 r 2 r 作。
2.7 10 Rs r Z 0 A 30 (b t ) c 0.16 Rs B Z 0b
r Z0 120
r Z0 120
带状线简介
Rs f / 为导体表面电阻，且 式中，
2W 1 b t 2b t A 1 ln bt bt t
同轴线简介
同轴线结构图
同轴线简介
同轴线的场方程 求解同轴线中的TEM波各场量，就是在柱坐标系 下求解横向分布函数φ所满足的拉普拉斯方程。 求得的同轴线中TEM波的横向场分量为：
E0 j z Et ar e r E0 j z HБайду номын сангаасt a e r
其中，E0是振幅常数，η ＝120π/ 是TEM波的 波阻抗。
圆波导
圆波导TM01场结构分布图
圆波导 线（ρ＝0）附近最强。根据上述特点，它可以有 效地和轴向流动的电子流交换能量, 由此将其应 用于微波电子管中的谐振腔及直线电子加速器中 的工作模式。
1、2 同轴线简介 同轴线的概念 同轴线是一种典型的双导体传输系统, 它由内、 外同轴的两导体柱构成, 中间为支撑介质。其中, 内、 外半径分别为a和b, 填充介质的磁导率和介电常数 分别为μ 和ε。 同轴线是微波技术中最常见的TEM模传输线，它 既能支持TEM波传输，也能支持TE、TM波传播。 同时，同轴线是一种宽频带微波传输线，因此它得 到广泛的应用。其结构如下图所示。
- 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)。
2E x 2
2E y 2
2E z 2
k2E
0
2
H
x 2
2H y 2
2H z 2
k2H
0
上式包含了 Ex , Ey , Ez 及 H x , H y , H z 6个直角坐标 分量，分别满足齐次标量亥姆霍兹方程。
可以证明， x 和 y 分量与 z 分量的关系为
k
2 x
Y Y
k
2 y
式中，k x 和 k y 称为分离常数。
显然
kc2
kx2
k
2 y
两个常微分方程的通解分别为
X C1 cos kx x C2 sin kx x Y C3 cos k y y C4 sin k y y
式中，常数C1 ，C2 ， C3 ， C4 取决于导波系统 的边界条件。
2Ez y 2
kc2 Ez
0
kc2
k2
k
2 z
考虑到 Ez Ez0 (x, y)e jkzz，其振幅 Ez0 也应满足 上述方程， 即
2Ez0 x 2
2Ez0 y 2
kc2 Ez0
0
2Ez0 x 2
2Ez0 y 2
kc2 Ez0
0
采用分离变量法求解上述方程。
0 0
已知 f fc ， c ，求得真空波导中vp c 。
波导中的相速不能代表能速。
波导中的相速与频率有关。因此，电磁波在 波导中传播时会出现色散现象。
波导尺寸及模式不同，其相速也不同。
矩形波导中电磁波的波长 g 为
g
2π kz
1
fc f
2
式中
kc2
k2
k
2 z
只要求出 z 分 量，其余分量即可 求出。
z 分量为纵向 分量，因此这种方 法又称为纵向场法。
对于圆波导，选择圆柱坐标系，r 和 横向
分量可用 z 纵向分量表示为
Er
1 kc2
jkz
Ez r
j
r
H z
E
1 kc2
y e jkz z
式中 m, n 0,1, 2,，但两者不能同时为零。
与TM波一样，TE波也具有多模特性，但是
m 及 n 不能同时为零。因此，TE波的最低模式
为TE01波或TE10波。
截止传播常数和截止频率
已知
k
2 c
k2
k
2 z
，即
k
2 z
k2
kc2
。
若 k kc ，则 kz 0 ，意味波的传播被截止，因此，
j kz r
Ez
j
H z r
Hr
1 kc2
j
r
Ez
jkz
H z r
H
1 kc2
j
Ez r
j kz r
H z
2. 矩形波导传播特性 矩形波导如图所示，宽壁的内尺寸为 a ，窄 壁的内尺寸为 b 。
n
2
a b
截止频率和截止波长均与波导尺寸 a, b 及模式
m, n 有关。
模次越高，截止频率越高，截止波长越短。
TE01 TE20
TM11
0
a
TE10 2a
波导尺寸为 a 2b 时，
各种模式的截止波长分布
如图所示。
c
TE01 TE20
TM11
0
a
当 2a 时，全部模
fc f
2 1
表明电磁场没有传播，而是沿正 z 方向不断衰减
的凋落场。
对于一定的模式和波导尺寸来说，f c 是能够传输 该模式的最低频率，波导相当于一个高通滤波器。
截止波长
由 k 2π
，求得对应于截止传播常数 kc 的截止
波长 c 为
c
2π kc
2
m
2
mπ a
cos
mπ a
x sin
nπ b
y e jkz z
Ey
j kz E0 kc2
nπ b
sin
mπ a
x cos
nπ b
y e jkz z
Hx
j
E0
kc2
nπ b
sin
TE10 截
式被截止。
止
当a 2a 时，只有
区 2a
c
TE10 波存在，其他模式 被截止。
当 a时，才有其他模式出现。 若工作波长满足 a 2a，即可实现单模传输， 单模传输的惟一模式就是TE10波。
TE10波为矩形波导中的常用模式或称为主模。
通常取 a 2b，以便在 a 2a 波段内实现TE10波 单模传输。
1
fc f
2
k
1 jk
fc f
2
,
2
fc f
1,
f fc
f fc
当
f
f
c
时，
k
为实数，因子
z
e
jk
z
z
代表向正
z
方向
传播的波。 当f fc 时，k z为虚数，因子
e e jkz z
kz
mπ a
x cos
nπ b
y e jkz z
Hy
j
E0
kc2
mπ cos a
mπ a
x sin
nπ b
y e jkz z
上应上mT由在M半述为及于3z124个T非，15，方，1n表波m，M，驻零当的z向由示及。波大相等波的每上m于为的mn位于整的一或为均非m=m仅常数数种行1不均n及及与,数。目组为波n为匀n变的。n合=m零，零的为模量平1构为时在，平多的式面宽成z，故面值x场称为有壁一及上矩波，结为波关上种述形y。因构高面，的模方各波此，次。而半式向个导场具模但振个，上分中结有，振幅驻以形量T构这小辐与MT波成均均种的M与波的驻为x具场m,称的数x波n零y有,表结为最y目。有，多示构低有低，关因种。的次关模。此n模波模，例式为因式m称。因如是窄此及。为此壁，n TM11波。
已知
Ezபைடு நூலகம்
0
，求出
x0,a; y0,b
kx
mπ , a
m 1,2,3,
ky
nπ , b
n 1,2,3,
那么矩形波导中TM 波的各个分量为
Ez
E0
sin
mπ a
x
sin
nπ b
ye jkz z
Ex
j
kz E0 kc2
mπ a
cos
c
Z
ZTM Z
2
1
fc f
Z
1
c
2
同理可得，TE波的波阻抗为
ZTE
Z
1
fc f
2
Z
1
c
2
可见，当 f fc ， c 时，ZTM 及 Z TE均为虚数，表明
第九章 导行电磁波
主要内容 几种常用的导波系统、矩形波导传播特性、 圆波导传播特性、谐振腔、同轴线
1. TEM波、TE波及TM波 2. 矩形波导传播特性 3. 矩形波导中TE10波 4. 电磁波的群速
5. 圆波导传播特性 6. 波导传输功率和损耗 7. 谐振腔 8. 同轴线
沿一定的路径传播的电磁波称为导行电磁波， 传输导行波的系统称为导波系统。
Ex
1 kc2
jkz
Ez x
j
H z y
Ey
1 kc2
jkz
Ez y
j
H z x
Hx
1 kc2
j
Ez y
jkz
H z x
Hy
1 kc2
j
Ez x
jkz
H z y
1
c
2
式中， 为工作波长；g称为波导波长。
已知 f fc ，c ，故 g 。
波导中的横向电场与磁场之比称为波导波阻抗。
对于TM波，其波阻抗为
Z TM
Ex Hy
Ey Hx
求得
ZTM Z
1
fc f
2
Z
2
1
常用的导波系统有双导线、同轴线、带状线、 微带、金属波导等。
本章仅介绍同轴线和金属波导。尤其是矩形 金属波导的传播特性。
几种常用导波系统的示意图
双导线
同轴线
矩形波导
圆波导
带状线
微带
介质波导 光纤
1. TEM 波、TE 波及TM 波