《电磁场与电磁波》第7章课件要点.ppt

关于矩形波导截止频率的说明： 截止频率fcmn与波导尺寸和填充材料有关； 不同模式（m,n取值不同）波的截止频率 fcmn不同； 矩形波导具有高通特性(类似于滤波器)： 当波的频率高于截止频率时，波能传播； 当波的频率小于截止频率时，波不能传播。 TE波或者TM波截止频率均可由上式计算。 （1）相位常数 —— 相应模式的波能在矩形波导中传播。 当 kcmn k 时， 传播参数 或者 物理意义：理想介质中的TMmn或者TEmn 模式的波从无界空间进入矩形波导中，相位常数β减小。 （2）波导波长：波导内的波长 —— 相应模式的波能在矩形波导中传播。 当 kcmn k 时 物理意义：理想介质中的TMmn或者TEmn 模式的波从无界空间进入矩形波导中，波长变大。 （3）相速 —— 相应模式的波能在矩形波导中传播。 当 kcmn k 时 物理意义：理想介质中的TMmn或者TEmn 模式的波从无界空间进入矩形波导中，相速变大。 （4）波阻抗 —— 相应模式的波能在矩形波导中传播。 当 kcmn k 时 同理： 矩形波导中TEmn 波和TMmn 波的传播特性总结 其中： f fcmn (??＜?cmn)时，TEmn 和TMmn 模式的电磁波可以传播； f≤fcmn (? ≥?cmn) 时，TEmn 和TMmn 模式的电磁波不能传播。 其中：截止频率fcmn由波导尺寸和填充材料决定，截止波长?cmn仅由波导尺寸决定 。 例7.2.1 在尺寸为 的矩形波导中，传输TE10 模，工作频率10GHz。 1)求截止波长、波导波长和波阻抗； 2)若波导的宽边尺寸增大一倍，上述参数如何变化？还能传输什么模式？ 3)若波导的窄边尺寸增大一倍，上述参数如何变化？还能传输什么模式？ 截止波长 解: (1) 工作波长 （2）当 时 与第（1）中的所有结论不相等，说明： TE10 模电磁波的传输特点受波导宽边尺寸a变化的影响。 因为：TEmn 和TMmn 模式电磁波的传播条件：f fcmn (??＜?cmn) 已知：在矩形波导中，m或者n的取值增大，会使得截止频率提高、截止波长变短。 故此时能传输的模式为 且： 对于TE波，m和n可以取零，但不能同时为零； 对于TM波，m和n都不能为零。 解： 当m=0时，n0.7，无对应的传播波型； 当m=1时，n0.6，对应的传播波型TE10； 当m=2时，n0.5，对应的传播波型TE20； 当m=3时，n0.1，对应的传播波型TE30； 当m=4时，n无实数解，无对应的传播波型； ； （3）当 时 与第（1）中的所有结论相等，说明： TE10 模电磁波的传输特点不受波导窄边尺寸b变化的影响。 因为：TEmn 和TMmn 模式电磁波的传播条件：f fcmn (??＜?cmn) 且： 对于TE波，m和n可以取零，但不能同时为零； 对于TM波，m和n都不能为零。 解： 当m=0时，n1.3，对应的传播波型TE01 ； 当m=1时，n1.02，对应的传播波型TE10、 TE11 、 TM11 ； 当m=2时， n无实数解，无对应的传播波型； 已知：在矩形波导中，m或者n的取值增大，会使得截止频率提高、截止波长变短。 故此时能传输的模式为 习题：2、5 7.2 下列二矩形波导具有相同的工作波长，试比较它们工作在TM11模式的截止频率。 解：截止频率 7.5 已知矩形波导的横截面尺寸为 ，试求当工作波长 时，波导中能传输哪些波型？ 时呢？ 当工作波长 时， 第7章 导行电磁波 电磁场与电磁波 * 第七章　导行电磁波 导行电磁波 —— 被限制在某一特定区域内传播的电磁波 常用的导波系统的分类 ： TEM传输线、金属波导管、表面波导。 导波系统 —— 引导电磁波从一处定向传输到另一处的装置 1. TEM波传输线 平行双导线是最简单的TEM波传输线，随着工作频率的升高，其辐射损耗急剧增加，故双导线仅用于米波和分米波的低频段。 同轴线没有电磁辐射，工作频带很宽。 2. 波导管 波导是用金属管制作的导波系统，电磁波在管内传播，损耗很小，主要用于 3GHz ～30GHz 的频率范围。 矩形波导 圆波导 ★ 波导