08傳輸線-矩形波導(dǎo)

波傳矩形波導(dǎo)場分布表達式及推導(dǎo)過程；波導(dǎo)模式的概念，波導(dǎo)波長，截止波長，速的意義和表達式；矩形波導(dǎo)的主模-TE10模及其特點，單模輸?shù)臈l件；管壁電流分布；波導(dǎo)中電磁波的傳輸功率與衰減的推導(dǎo)與計算。Geometry

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rectangularwaveguide條件縱向場方程橫向場與縱向場的關(guān)系邊界條件縱向場分量的通解(分離變量)令Hz=X(x)Y(y)有欲使方程兩邊恒等，只有方程的左邊兩項分別等于一個常數(shù)矩形波導(dǎo)中縱向磁場的通解由邊界條件,得:則矩形波導(dǎo)中縱向磁場滿足邊界條件的解波阻抗TE模TM模其中，η為自由空間對應(yīng)介質(zhì)的波阻抗截止波數(shù)截止波長波導(dǎo)波長傳播常數(shù)相速其中，v為波導(dǎo)中介質(zhì)對應(yīng)的自由空間光速。即且群速（能速）傳播模式

每一個m和n的組合，都是波導(dǎo)中一個滿足邊界條件的獨立解，稱為波型或模式。m和n稱為波型指數(shù)。

當(dāng)m和n都為0時，場分量全為0，因此不存在TE00和TM00模式。

當(dāng)m或n等于時0，TM模式的場分量都為0，因此，也不存在TM0n或TMM0模式。2）傳播條件

當(dāng)k<kc即,λc>λ0，fc<f0。β為實數(shù),電磁波在波導(dǎo)中傳播只有相位的滯后,沒有振幅的衰減,波型可以在波導(dǎo)中傳播。

當(dāng)k>kc即,當(dāng)λc<λ0，fc>f0時，β為虛數(shù),電磁波在波導(dǎo)中傳播很快衰減,波型不能在波導(dǎo)中傳播。每種傳播模式在波導(dǎo)中存在的條件都與該模式的截止波長λc和電磁波的激勵方式有關(guān)?；＃骸趥鬏斁€上截止頻率最低的模式稱為傳輸線的基模，又稱為主模?！哂诨５钠渌Ｊ?，統(tǒng)統(tǒng)稱為高次模。矩形波導(dǎo)的基?！捎诰匦尾▽?dǎo)有a>b即，TE10模截止頻率最低，為矩形波導(dǎo)的主模。TE10模的場解截止波長波導(dǎo)波長傳播常數(shù)群速波阻抗相速基本要求——TE10?？梢詡鞑?，其它模式不能傳播（截止）?！绻痛文Ｊ讲荒軅鞑ィ瑒t高次模式必不能傳播。上式?jīng)Q定了波導(dǎo)單模傳輸?shù)念l率范圍，即波導(dǎo)的工作帶寬。研究管壁電流的意義管壁電流與場結(jié)構(gòu)密切相關(guān)：——場結(jié)構(gòu)決定管壁電流的分布，反過來，管壁電流也決定場結(jié)構(gòu)的分布。了解和利用管壁電流的分布進行設(shè)計和測量：——波導(dǎo)的信號激勵——波導(dǎo)參數(shù)的測量——波導(dǎo)器件的設(shè)計管壁電流的求解在x=0和x=a的窄壁上，電流只有y分量,電流密度為常數(shù)。在y=0和y=b的寬壁上，電流密度既有z分量，也有x分量，流密度是x的函數(shù)。波導(dǎo)寬邊的中央，管壁電流只有沿z方向的電流分量。介質(zhì)損耗（小損耗）導(dǎo)體損耗導(dǎo)體衰減了解力線圖的必要性和重要性——波導(dǎo)中場的激勵與耦合——波導(dǎo)電路元件的設(shè)計——多模器件的設(shè)計力線圖的表示方法力線的疏密表示場的強弱力線的方向代表場的方向?qū)嵕€代表電力線虛線代表磁力線

對于單一傳播模式，橫向電場、橫向磁場和波的傳播方向成右手螺旋關(guān)系波指數(shù)與橫向場分布的關(guān)系矩形波導(dǎo)的波指數(shù)m和n分別代表場在x坐標(biāo)和y坐標(biāo)變化的半駐波數(shù)。即——m代表在x坐標(biāo)方向場的半駐波數(shù)——n代表在y坐標(biāo)方向場的半駐波數(shù)TE10模TE01模TE11模TM11模矩形波導(dǎo)中高次模的力線圖可以根據(jù)波指數(shù)的意義，由前面提到的四個基本模式組合而成。TE20模TE21模TM21模截止?！刂鼓Ｊ侵競鞑コ?shù)為純實數(shù)，在波導(dǎo)中不能傳播的模式?！刂鼓５膫鞑ヌ匦越刂鼓Ｔ诓▽?dǎo)中是一個衰減模式，呈指數(shù)