電磁場微波技術(shù) 第三章

1、第三章2. 截止波長-波導(dǎo)中最重要的特性參數(shù)計算出截止波長為：當(dāng)時，為實數(shù)，波可以傳播當(dāng)時，為臨界情況，是決定波能否傳輸?shù)姆纸缇€當(dāng)時，為虛數(shù)，波不能傳播波的速度群速度是指由許多頻率組成的波群的速度，或者說是波包的速度。定義為波導(dǎo)波長波阻抗TE模TH模矩形波導(dǎo)特點 1.封閉結(jié)構(gòu)，避免外界干擾 為無限大媒質(zhì)中的波阻抗2.沒有內(nèi)導(dǎo)體，導(dǎo)體損耗低3.功率容量大平行雙線上并聯(lián)/4短路線,/4短路線的輸入阻抗為無窮大，因此對平行雙線上波的傳輸無影響說明矩形波導(dǎo)可以傳輸能量1.矩形波導(dǎo)可以傳輸電磁能量2.矩形波導(dǎo)只適用于微波波段，低頻段波導(dǎo)尺寸大，笨重，不能實際應(yīng)用3.矩形波導(dǎo)的傳輸與信號的波長有關(guān)，只有小

2、于截止波長的工作波長才能傳輸，矩形波導(dǎo)是高通濾波器矩形波導(dǎo)中TM 波特點一：1.沿z方向行波分布 2.橫截（xy）面上駐波分布特點二：m,n應(yīng)同時為非零的整數(shù) m:寬壁上的半個駐波的數(shù)目 n:窄壁上的半個駐波的數(shù)目特點三：m,n的每一種組合構(gòu)成一種模式（TMmn） TM模的最低模式為TM11模矩形波導(dǎo)中TE（Ez=0)波特點一：1.沿z方向行波分布 2.橫截（xy）面上駐波分布特點二：m,n至少有一個為非零的整數(shù) m:寬壁上的半個駐波的數(shù)目 n:窄壁上的半個駐波的數(shù)目特點三：m,n的每一種組合構(gòu)成一種模式 （TEmn） m及n不能同時為零。TE波的最低模式為TE01?；騎E10模。截止特性 k

3、2k2c或c(ffc) kc稱為截止波數(shù)矩形波導(dǎo)中TE模和TM模的截止波數(shù)kc均為截止波長c和截止頻率fc1.截止波長c與波導(dǎo)尺寸a和b及傳輸模式有關(guān)2.截止頻率fc不僅與波導(dǎo)尺寸和傳輸模式有關(guān),而且還與矩形波導(dǎo)內(nèi)填充的媒質(zhì)特性有關(guān)。3.相同波導(dǎo)尺寸對于不同的模式有不同的截止波長c TE10模為最低模式,其余模式稱為高次模TE10模的截止波長最長且等于2a,為單模傳輸?shù)哪Ｊ较嗨俣葀pTE10模的波阻抗為TE10模場1.Ey分量振幅沿x方向呈正弦分布,沿y方向無變化2.在寬壁中央電力線最密,向兩邊逐漸稀疏;3.在a邊上是半個駐波4.Ey表達(dá)式中有行波因子e-jz,故沿z方向是行波分布，周期變化H

4、z的磁力線在寬邊的兩邊最密，余弦分布Hx的磁力線在寬邊的中央最密，正弦分布Hx和Hz的分布與y無關(guān)在同一個Z處， Hx的最大值比Hz的最大值提早T/4出現(xiàn)波導(dǎo)內(nèi)的場結(jié)構(gòu)圖必須遵守下列規(guī)則:1.波導(dǎo)壁上只有電場的法向分量和磁場的切向分量;2.電力線和磁力線一定相互垂直;3.磁力線一定是閉合曲線;4.電力線和磁力線的方向和波的傳播方向一定滿足右手螺旋法則TM模特點：磁力線在橫截面內(nèi)自成閉合曲線，電力線與波導(dǎo)四壁垂直最低模式為TM11模,它的場分布沿波導(dǎo)的寬壁a和窄壁b都有一個半駐波分布,即磁場在橫截面內(nèi)只有一組閉合曲線矩形波導(dǎo)的管壁電流 J=n×Ht (1)在x=a及0yb的窄壁上,管壁

5、電流只有y分量由于z方向為行波, 任何時刻所有壁電流沿z方向均呈正弦發(fā)布(與Hz的變化一致）（2）在x=0及0yb的窄壁上管壁電流只有y分量。與前一致由于z方向為行波, 任何時刻所有壁電流沿z方向均呈正弦發(fā)布(與Hz的變化一致）(3)在y=0及0xa的寬壁上既有x方向的壁電流,又有z方向的電流(4) 在y=b及0xa的寬壁上,因壁上的磁場分布與y=0寬壁上相同,而單位法向矢量方向相反,因此兩寬壁上的壁電流分布形狀相同,方向相反圓波導(dǎo)中可能存在無窮多個模式,分別用TMmn模和TEmn模表示。下標(biāo)m=0,1,2,表示場沿半圓周方向的半駐波數(shù);下標(biāo)n=1,2,表示場沿半徑方向的半駐波數(shù)TM波的截止波

6、長TE波的截止波長極化簡并：場分量沿著方向分布存在正弦和余弦兩種可能，當(dāng)m和n值相等時，有兩種場分布方式，兩種場分布的不同的只是極化面旋轉(zhuǎn)了90度TM01模1.磁場只有H分量，磁力線是橫截面上的同心圓2.電場線是平面曲線，與無關(guān)，在圓波導(dǎo)中央最大3.TM01模不存在極化簡并模式4.管壁電流只有縱向分量用作天線饋線系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)連接模式5.由于TM01模不是圓波導(dǎo)的主模，因此需要抑制高次模TE11模1.TE11模(c=3.41R)-圓波導(dǎo)的主模場分量在圓周方向和半徑方向均變化一次2.圓波導(dǎo)的TE11模存在極化簡并（m=n)一般不用該模式來傳輸能量TE01模1.電場只有E分量，故電場線為橫截面上的同心圓2.磁場線是平