第八章 导行电磁波.ppt

第八章导行电磁波
沿均匀导波装置传输电磁波的一般分析
矩形波导
圆柱形波导
波导中的能量传输与损耗
同轴线
谐振腔
沿均匀导波装置传输电磁波的一般分析
在导波装置中电磁场纵向场分量与横向场分量间的关系
在无耗的媒质中电磁波沿+z方向传输,则对于角频率ω的正弦电磁波,它满足无源区域的麦克斯韦方程:
采用广义坐标系(u1, u2, z),其中u1和u2为导波装置横截面上的坐标,z为纵向坐标。场强的纵向分量用Ez(u1, u2, z)和Hz(u1, u2, z)来表示,场强的横向分量用Et(u1, u2, z)和Ht(u1, u2, z)表示,则场强矢量可表示为
式中为电磁波在无限媒质中的波数。由分离变量法可知,式(8 - 4b)中的Ez和Hz的解,可表示为f(u1, u2)e-γz的形式, 其中称为导行电磁波的转输常数。这样横向场分量与纵向场分量间的关系可表示成
将广义柱坐标系中的▽t算子代入,可得横向场分量的表达式为
导行波波型的分类
1. 横电磁波(TEM波)
此传输模式没有电磁场的纵向场量,即Ez=Hz=0,由式(8-6)可知,要使Et和Ht不为零,必须有kc=0,即
2. 横电波(TE波)或磁波(H波)
此波型的特征是Ex=0, Hz≠0,所有的场分量可由纵向磁场分量Hz求出。

3. 横磁波(TM波)或电波(E波)
此波型的特征是Hz=0,Ez≠0,所有的场分量可由纵向电场分量Ez求出。
导行波的传输特性
1. 截止波长与传输条件
导行波的场量都有因子e-γz(沿+z轴方向传输),γ=α+jβ, 为传播常数。由前面的推导可知
对于理想导波系统, 为实数,而kc是由导波系统横截面的边界条件决定的,也是实数。这样随着工作频率的不同, γ2可能有下述三种情况:
(1) γ2<0, 即γ=jβ。此时导行波的场为
(2) γ2>0,即γ=α。此时导行波的场为
显然这不是传输波,而是沿z轴以指数规律衰减的,称其为截止状态。
(3) γ=0。这是介于传输与截止之间的一种状态,称其为临界状态, 它是决定电磁波能否在导波系统中传输的分水岭。这时由所决定的频率(fc)和波长(λc)分别称为截止频率和截止波长,并且