波導傳輸線理論

波導傳輸線理論第1頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日2內(nèi)容提要 金屬波導引導電磁波傳播時應遵循的基本規(guī)律和所具有的特征。波動方程的求解過程波導中導波的傳播特性波的傳播速度導波的波長導波的截止波長單模傳輸條件第2頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日3§3.1波導和導波波導：凡是引導和限制電磁波傳播的單導體結(jié)構(gòu)的傳輸線都可以稱為波導。例如光纖、金屬波導。導波：沿波導行進（傳播）的波叫做導行波，簡稱為導波。導波和自由空間中電磁波的差別電磁波的能量被局限在波導內(nèi)部沿波導規(guī)定的Z方向前進傳輸效率高第3頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日4各種形式的波導（a）圓波導（b）矩形波導(c)脊形波導第4頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日5雙線傳輸線的局限雙線傳輸線—導引電磁能流的傳輸線，但傳輸信號的頻率低。若在高頻率雙線傳輸?shù)膿p耗很大,輻射電磁波很明顯。同軸線—內(nèi)外導體間有絕緣材料支撐，電磁波被約束在內(nèi)外導體間，這樣就阻止了電磁波向外輻射以及外界對它的干擾，但無法在更高頻率段使用。第5頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日6空心金屬波導為了適用在更高頻率段，防止電磁波輻射，減少絕緣介質(zhì)損耗，又提出了用空心金屬波導管做傳輸線。常用在微波、雷達和衛(wèi)星通信中傳輸信號。第6頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日7不同的傳輸模式在平行雙導線中傳輸?shù)男胁▽儆赥EM波，而在金屬波導中不存在TEM波，只需討論TE、TM波。同軸線對在低頻時傳輸?shù)牟ㄊ荰EM波，在高頻時既有TEM波又有TE和TM波。帶狀線、微帶線傳輸?shù)闹髂Ｊ荰EM波，同樣還有TE、TM波存在。第7頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日8波導中為何沒有TEM波

若金屬波導管中存在TEM波，那么磁力線應在橫截面上，而磁力線應是閉合的，如圖所示。根據(jù)右手螺旋規(guī)則，必有電場的縱向分量Ez。沿此閉合磁力線對H做線積分，積分后應等于軸向電流，但是，在空心波導管中根本無法形成軸向電流第8頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日9波導中為何沒有TEM波換一種解釋：若金屬波導管中存在TEM，電力線分布于波導橫截面上，則它必為閉合的磁力線包圍；磁力線正交于電場，必有磁場強度H的縱向分量Hz如圖所示。第9頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日10自由空間和波導的不同在均勻無限大的空間中，電磁波是自由地向各個方向傳播的。當電磁波向理想導體斜入射時，在理想導體的上半平面，出現(xiàn)由入射波與反射波疊加形成的沿Z方向的行駐波。20150929卓越第10頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日11波導中波的特點在與導體相平行的Z方向(即沿著理想的導體邊界)呈行波狀態(tài)；在與導體相垂直的方向上是駐波狀態(tài)。第11頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日12導體傳送電磁能的實質(zhì) 由電磁場理論發(fā)現(xiàn)，理想導體內(nèi)部是不存在電磁場的。由導體傳送電磁能，實質(zhì)上傳輸?shù)碾姶拍芰鞯碾妶龊痛艌觯皇窃趯w周圍有限空間內(nèi)被導體引導著傳輸，而不是在導體內(nèi)部，導體起著引導方向和限制的作用。第12頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日13常用波導電參數(shù)波導在微波天饋線系統(tǒng)中的應用波導在微波器件上的應用

自學第13頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日14§3.2金屬規(guī)則波導的分析方法為什么采用電磁場理論傳輸線方程的局限性設(shè)備利用率－復用技術(shù)－提高頻率－降低波長－波長與橫向尺寸－分布參數(shù)不適用同軸電纜中內(nèi)外導體上電荷、電流不等單根導線、空心金屬管、光纖等無法用電路方法解決電磁場理論的有效性任何電氣問題都可以用麥氏方程表示信號功率必須滿足要求，能量攜帶者是電磁波，而不是自由電子。20150929廣電第14頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日15規(guī)則波導規(guī)則波導：是指一條無限長而且直的波導，特性沿長度不變。工程上采用近似分析法第15頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日163.2.1假設(shè)條件(理想波導的定義)波導管壁是理想導體，電導率為無窮大；波導內(nèi)空間介質(zhì)各向同性、均勻且無損耗；波導中無自由電荷和傳導電流；波導是無限長的管子，不存在終端的反射，考察的部分也遠離波源，截面形狀、大小、結(jié)構(gòu)及媒質(zhì)分布不變；傳播的電磁波是簡諧的。第16頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日173.2.2分析導波內(nèi)E、H的思路目的：求出波導管內(nèi)E、H表達式方法：從E和H的波動方程入手步驟：從矢量波動方程獲得標量波動方程；求解出沿縱向傳播的Ez和Hz；利用Ez，Hz與Ex,Ey,Hx,Hy關(guān)系式解出Ex,Ey,Hx,Hy全部橫向場分量第17頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日183.2.3分析過程波動方程

為波導內(nèi)介質(zhì)的相位常數(shù)直角坐標系中的分量表示(3.1)(3.2)第18頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日19標量形式亥姆霍茲方程(3.3)第19頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日20分離變量-1平面波對導體斜入射時會出現(xiàn)行駐波在波導管中，當電磁波對波導管斜入射時，電磁波將在波壁上來回反射，在橫截面上將形成一種駐波分布。駐波的分布由波導管的截面形狀所決定。入射的電磁波還將沿波導壁導行，沿著z軸向前傳播。由于是規(guī)則波導，因此沿z軸方向沒有反射，所以，沿z軸電磁波呈現(xiàn)行波狀態(tài)，把電磁波在波導中的傳播分為兩種情況：沿z方向（即縱向）和沿x、y方向（即橫向）來進行分析。

第20頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日21分離變量-2橫向（駐波）和縱向（行波）分量將(3.4-a)代入(3.3-c)可得(3.4)(3.5)第21頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日22分離變量-3利用橫向拉普拉斯算子，上式變?yōu)镋(x,y)和Z無關(guān)，Z1(z)只與Z有關(guān)，可以改寫為第22頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日23分離變量-4上式兩邊同除以E(x,y)Z1(z)，并移項得兩端必然等于一個常數(shù)，整理后得(3.7)(3.8)第23頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日24分離變量-5同理可得磁場強度應該滿足的兩個獨立微分方程(3.9)(3.10)第24頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日25分離變量-6(3.8)和(3.10)具有相同的形式，令則有(3.12)第25頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日26Z向傳播方程的解-1(3.12)式的通解為第一項表示入射波，第二項表示反射波，無限長波導中無反射波，因此通解應為(3.14)第26頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日27Z向傳播方程的解-2（3.14式）代入（3.4式）可得波導管中E和H的初步形式:(3.15)(3.16)第27頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日28橫向分量與縱向分量間的關(guān)系-1

矢量麥克斯韋方程組將(3.17)兩端分別在直角坐標系中展開(3.17)(3.18)第28頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日29橫向分量與縱向分量間的關(guān)系-2前面兩式的對應分量必然相等，因此有第29頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日30橫向分量與縱向分量間的關(guān)系-3同理可得第30頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日31橫向分量與縱向分量間的關(guān)系-4可得用縱向分量表示的橫向分量的表達式： 其中(3.20)第31頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日32橫向分量與縱向分量間的關(guān)系-5可見，只要設(shè)法解出了波導管中的縱向分量Ez、Hz，將它們代入(3.20)式，即可求出場的全部橫向分量。當然還需根據(jù)具體波導的邊界條件，才能決定縱向場中的常數(shù)項，從而得到準確的場分量。第32頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日33§3.3金屬矩形波導及其傳輸特性金屬矩形波導的場分量TE、TM矩形波導中的導波的傳輸特性截止波長、單模傳輸條件、相速度、群速度第33頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日343.3.1金屬矩形波導的場分量矩形波導管ZbaXμεY第34頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日35求解思路用分離變量法將偏微分方程變?yōu)閮蓚€常微分方程求解常微分方程待定系數(shù)的確定第35頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日36TM

波(Hz=0)此時Hz=0,考察上式知Ez(x,y)尚未求出，故分析(3.7)第36頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日37分離變量-1令代入前式得兩邊同除以XY并移項得第37頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日38分離變量-2令整理可得其中(3.25)第38頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日39解常微分方程(3.25-a)式的解為(3.25-b)式的解為因此，E(x,y)的解為(3.29)第39頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日40代入邊界條件決定常數(shù)-1 與理想導體相切的電場分量應為零，因此在金屬矩形波導中，波導左右兩壁和上下兩壁上Ez=0

，從而有x=0,從0≤y≤b處,Ez=0x=a,從0≤y≤b處,Ez=0y=0,從0≤x≤a處,Ez=0y=b,從0≤x≤a處,Ez=0(3.30)第40頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日41代入邊界條件決定常數(shù)-2將(3.30-1)代入(3.29)，可得因此得出A=0。 將(3.30-3)代入(3.29)，可得因此得出C=0。(3.29)成為(3.33)第41頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日42代入邊界條件決定常數(shù)-3將(3.30-2)代入(3.33)，可得因此得出將(3.30-4)代入(3.33)，可以推出第42頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日43代入邊界條件決定常數(shù)-4 綜合以上結(jié)果可以得出 其中E0由激勵源確定。(3.37)第43頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日44TM波的各橫向場分量-1將Hz=0代入(3.20)式，得(3.38)第44頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日45TM波的各橫向場分量-2將(3.37)分別對x,y求偏導第45頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日46TM波的各橫向場分量-3考慮傳播因子，可以得到(3.39)20151009卓越第46頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日47TM波的各橫向場分量-4 （3.39式）中的a,b是矩形波導截面的長和寬；m、n是相應的模式序號如m=1,n=1則TM11/TE11模；稱截止波數(shù)即

若考慮時間因子，則：

第47頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日48m、n的含義-1m、n分別是場強沿x、y方向變化的半波個數(shù)，即波形極大值的個數(shù)。m、n均為1~∞內(nèi)的正整數(shù)，TMmn有無窮多。當m＝0或n=0時，由（3.39）式知，全部場強分量為零，故TM00、TMm0、TM0n波均不存在。第48頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日49m、n的含義-2第49頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日50TM11波的模場分布－1第50頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日51TM11波的模場分布－2第51頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日52TM11波的模場分布－3第52頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日53TM11波的模場分布－4第53頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日54TE波(Ez=0)-1 過程與TM波一致。

Hz(x,y)滿足波動方程 其解為加上傳輸因子有第54頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日55TE波(Ez=0)-2 將EZ=0代入（3.20）可得第55頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日56TE

波(Ez=0)-3解得第56頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日57TE

波(Ez=0)-4 和TM波一樣，m、n不同，電磁場的結(jié)構(gòu)就不同，即電磁場（電磁波）的型式不同，如圖3-7所示。不同波型用TEmn表示，若m、n同時為零時，所有場強分量為零，故矩形波導中不存在TE00波。但如m及n之一為零，則場強的一部分為零，因此TEm0、TE0n和TEmn波都能夠在矩形波導中存在。20151008廣電第57頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日58TE10波的模場分布－1第58頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日59TE10波的模場分布－2第59頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日60TE10波的模場分布－3第60頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日613.3.2矩形波導中的導波的傳輸特性除TE00模外,其它TE模都可能在矩形波導中存在。除TM00、TM0n、TMm0模外，其它TMmn模都可能在矩形波導中存在。矩形波導可用來傳送部分TE模和TM模，那么，哪些“模式”真正能沿導波傳輸？某些TE模和TM模確實可以在波導管中存在。而且只要滿足傳輸條件，這些波就可以沿著波導傳輸。TEM模不能在金屬波導中存在。第61頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日62截止波長-1第62頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日63截止波長-2第63頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日64截止波長-3第64頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日65截止波長-4 矩形波導.截止頻率(截止波長)的表達式

第65頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日66截止波長-5第66頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日67多模的（波導）的傳播條件第67頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日68波導中最長的截止波長

由(3.43式)看出,在矩形波導中,不同的模式,n、m不同，截止波長也不同。其中有一個最長的截止波長是： 在a>b條件下，當m=1，n=0時（TE10模），它的截止波長為最長即 該模稱為主模或基模，又稱低階模。其他模式都為高次模。第68頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日69模式簡并對相同n和m，TEnm和TMnm兩種模式具有相同的截止波長。例如，TE11和TM11、TE21和TM21……的截止波長相同。這意味著不同模式存在相同的截止波長，稱該現(xiàn)象為模式簡并（DegenerateMode）。它們雖然場分布不同，但有相同的傳輸特性。第69頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日70模式的相速度相速度，根據(jù)第二章的定義同一波導中，不同的模式，其相速度不同，在不同的波導中，同樣m、n的模式的相速度也不同；相速度與頻率有關(guān)，是色散系統(tǒng)；如果介質(zhì)是空氣，則第70頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日71群速度Vg第71頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日72波導波長

波導波長λp定義是電磁波某模式的等相位面的相位變化了2π(一個周期T)時,對應的沿波導軸方向行進的距離叫波導波長。

波導波長不僅與f有關(guān)，還與截止波長有關(guān)；同一頻率不同模式的波導波長不同；第72頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日73例題解：由f=3GHz得而各模式的截止波長為：例3－1:設(shè)某矩形波導的尺寸為=7.2cm，b=3.4cm，試求工作頻率在3GHz時，該波導能傳輸?shù)哪Ｊ?。該波導在工作頻率為3GHz時，只能傳輸TE10模。第73頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日74不同模式的截止波長第74頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日75單模傳輸條件在正常情況下,只希望傳輸一種波TE10波。為什么？單模傳輸條件:第75頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日76波阻抗波導中的波阻抗，定義為該波形橫向電場與橫向磁場之比，分為橫電波的波阻抗ZTE、橫磁波的波阻抗ZTM和橫電磁波的波阻抗ZTEM。對于矩形波導（波導內(nèi)為真空）：第76頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日77主模TE10的特性在TEmn、TMmn模中應用最廣泛的波是TE10模，因為該模式具有場結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定、頻帶寬和損耗小等特點，所以工程上幾乎毫無例外地工作在TE10模式第77頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日78模場分布及常見參數(shù)第78頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日79§4金屬圓波導及其傳輸特性 金屬圓波導中TE、TM模式的場分量圓波導的場分量采用圓柱坐標，即、、 、、、，其推導思路與矩形波導類似。 圓波導中電磁場橫向分量與縱向分量的關(guān)系麥氏方程在圓柱坐標系展開成如下的分量形式：第79頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日80麥氏方程在圓柱坐標系展開第80頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日81Z向分量表示橫向分量

將上述方程進行聯(lián)立運算即可得到用縱向分量表示各橫向分量的關(guān)系式

其中(3.59)第81頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日82TM模式-1

HZ=0,EZ≠

0,先求EZ第82頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日83TM模式-2 分離變量(3.53)(3.54)第83頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日84TM模式-3第84頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日85Jm(μ)

隨μ的變化曲線第85頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日86Nm(μ)

隨μ的變化曲線第86頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日87TM模式-4 邊界條件確定參數(shù)，將邊界條件代入(3.57)式：第87頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日88TM模式-5 將前面結(jié)果代入(3.57)式得第88頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日89貝塞爾函數(shù)Jm(μ)

的根nm123402.4055.5208.65011.7913.8327.01610.1713.3225.1368.41711.6214.8036.3799.76113.0216.32第89頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日90TM模式-6 由縱向分量求出全部的橫向分量 結(jié)合Hz＝0，解出全部分量可得第90頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日91TE模式

第91頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日92貝塞爾函數(shù)導數(shù)J’m(μ)的根nm12303.8327.01610.17411.8415.3328.53623.0546.7059.96534.2018.01511.346第92頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日93TE、TM模式的說明

TE、TM各場分量與m、n有關(guān)，即場分量在r、θ方向隨m、n取值不同而不同，每一對m、n值對應一個特定的場分布狀態(tài)，n不能為0。m表示導模的場分量在圓周方向上有m對極大值，n表示在r方向上有n個極大值。第93頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日94M、N含義示意圖m=0,n=1m=0,n=2m=1,n=2第94頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日953.4.2圓波導的傳輸特性 截止波長

將TE的和TM的代入截止波長公式，有第95頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日96TE、TM的截止波長波型截止波長TE113.41aTE212.06aTE011.64aTE311.50aTE121.18aTE220.94aTE020.90aTE130.74aTE030.62a波型截止波長TM012.62aTM111.64aTM211.22aTM021.14aTM310.98aTM120.90aTM220.75aTM030.72aTM130.62a第96頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日97截止波長分布圖第97頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日98單模傳輸條件第98頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日99圓波導中的模式簡并TE0n與TM1n模的場的結(jié)構(gòu)不同,但截止波長λc相同,所以它們?yōu)楹啿⒉O化簡并：各場分量中都有cosmθ和sinmθ兩部分，除了m=0外，波導中存在兩種模式，只是極化面相差90°而已。第99頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日100波導波長等特性波導波長、相速度、群速度、波阻抗與矩形波導相同。第100頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日101§3.5同軸線及其高次模同軸線可以傳輸TEM模，也可以存在TE模和TM模。第101頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日102同軸線及其高次模考察右式，在Ez=0,Hz=0時，只有kc=0時電磁場的各個分量才有非零解。由于因此有所以TEM模無截止條件在同軸線里可以傳輸從零到任意波長的TEM波。由于TEM波的截止波長最長，故TEM波是同軸線中的主模。第102頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日103同軸線的結(jié)構(gòu)

razxb 同軸線是一種不對稱的雙導體線，有內(nèi)、外導體。設(shè)導體間介質(zhì)參數(shù)為θ第103頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日1043.5.1TEM模各場分量-1第104頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日105TEM模各場分量-2第105頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日106TEM模各場分量-3若傳輸線是無損耗的，即則上式變?yōu)榻獾玫?06頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日107TEM模各場分量-4式中η為波阻抗，根據(jù)定義可得空氣作為介質(zhì)的同軸線波阻抗

第107頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日108電力線和磁力線的分布

電力線在同軸線的橫截面上沿半徑方向分布，磁力線則與內(nèi)導體中沿同軸線的軸向的傳導電流相交鏈.第108頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日109TEM模各場分量-5同軸線中TEM波的波速為：波導波長

相速度和波導波長都與與波在相應介質(zhì)中的參數(shù)相等，與單導體波導明顯不同第109頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日110TEM模各場分量-6同軸線中TEM波的相速與相應介質(zhì)中波的傳播速度是一樣的，而且相速Vp與頻率無關(guān)，故無色散存在同軸線中TEM波傳播的波長就等于波在相應介質(zhì)中傳播的波長第110頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日111TEM模各場分量-7特性阻抗第111頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日1123.5.2同軸線中的高次模

TM模(Hz=0)

與m無關(guān)，為避免TM模的出現(xiàn)，選擇的工作波長應滿足：第112頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日113同軸線中的高次模-2

TE模(Ez=0)

當m≠0，n=1時 當m=1，n=1時 當m=0，n≠0時

截止TE模的條件第113頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日114同軸線中的高次模-3 單模傳輸條件： 因為 所以,要保證同軸線工作在單模狀態(tài)，即TEM模狀態(tài)，則需要第114頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日115同軸線中的高次模-4 同軸線尺寸選擇第115頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日116本章小結(jié)-1波導和導波波導：凡是引導和限制電磁波傳播的系統(tǒng)都可以稱為波導。例如光纖、金屬波導。導波：沿波導行進（傳播）的波叫做導行波，簡稱為導波。導波和自由空間中電磁波的差別電磁波的能量被局限在波導內(nèi)部沿波導規(guī)定的Z方向前進傳輸效率高第116頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日117本章小結(jié)-2各種波導特性雙線傳輸線：導引電磁能流的傳輸線，但傳輸信號的頻率低。若在高頻率雙線傳輸?shù)膿p耗很大，輻射電磁波很明顯同軸線：內(nèi)外導體間有絕緣材料支撐，電磁波被約束在內(nèi)外導體間，這樣就阻止了電磁波向外輻射以及外界對它的干擾。金屬矩形波導：

適用更高頻率段的應用，防止電磁波輻射，減少絕緣介質(zhì)的損耗，又提出了采用空心金屬管的波導管來做傳輸線。金屬矩形波導用途：微波、雷達和衛(wèi)星通信技術(shù)中，用的最多的這種波導傳輸信號。第117頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日118本章小結(jié)-3為什么采用電磁場理論傳輸線方程的局限性設(shè)備利用率－復用技術(shù)－提高頻率－降低波長－波長與橫向尺寸－分布參數(shù)不適用同軸電纜中內(nèi)外導體上電荷、電流不等單根導線、空心金屬管、光纖等無法用電路方法解決電磁場理論的有效性任何電器問題都可以用麥氏方程表示信號功率必須滿足要求，能量攜帶者是電磁波，而不是自由電子。第118頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日119本章小結(jié)-4理想波導是指一條無限長而且直的波導，特性沿長度不變。波導管壁是理想導體，電導率為無窮大；波導內(nèi)空間介質(zhì)各向同性、均勻且無損耗；波導中無自由電荷和傳導電流；波導是無限長的管子，在管子內(nèi)沒有反射，截面形狀、大小、結(jié)構(gòu)及媒質(zhì)分布不變；傳播的電流是簡諧的。第119頁，共130頁，2023年，2月20日，星期日120本章小結(jié)-5分析導波內(nèi)E、H的思路目的：求出波導管內(nèi)E、H表達式方法：從E和H的波動方程入手步驟：通過分離變量將E和H的波動方程分為兩個