第3章导波与波导.ppt

第三章 导波与波导;3.1 引言;图3.1 各种类型的传输线; 图3.1所示各种具体的传输线，有的是单根空心导体，如矩形波导、圆波导；有的是多根柱状导体，如同轴线、平行双线；有的是导体与介质的混合结构，如微带线、耦合微带线；有的是单纯由介质构成的传输线，如介质光波导与光纤。这些导波机构所传播的电磁波的场的构造，因导波机构的不同而有所区别，是不同类型的导波。每一种导波机构又可以有多种形式的导波场或称导波模，每一个导波模就是电磁场方程的一个解，这个解满足导波机构所给定的边界条件。 根据激励条件可判断产生哪些导波模。存在着三类比较简单的但却是基本的导波模：横电波、横磁波、横电磁波。;（1）横电波，又称TE波，H波，其电场的纵向分量为零，即 Ez＝0，但磁场的纵向分量不等于零，即Hz≠0。 （2）横磁波，又称TM波、E波，其磁场的???向分量为零，即Hz＝0 ，但电场的纵向分量不等于零，即Ez≠0。 （3）横电磁波，又称TEM波，其电场和磁场的纵向分量都为 零，即Ez＝Hz＝0。 当单独一种TE波或TM波不能满足边界条件时，可以用TE波和TM波的组合来满足边界条件，称之混合模。混合模的纵向电场和纵向磁场都不为零，但可以有某一横向场分量为零。有些导波机构，如微带线不是严格的TEM波，称之为准TEM波。;3.2 规则金属波导的一般理论;; 在无源区域，电磁场方程组的两个旋度方程可改为 (3.2.4) (3.2.5) 式中， 。式（3.2.4）和式（3.2.5）的横向部分和纵向部分分别相等，于是两个方程分解为下述四个方程: (3.2.6) (3.2.7) (3.2.8) (3.2.9) 由（3.2.6）和（3.2.7）推导得 （3.2.10） ;由无源电磁场对偶性，得 (3.2.11) k2=?2??,两式的右端仅含场的纵向分量，左端仅含场的横向分量，即已知场的纵向分量可以求场的横向分量.; 3.2.3 TE波、TM波和TEM波的特点 (1) TE波 Ez＝0，且假定k2－kz2≠0，那么 (3.2.12) 得到ET和HT的关系： （3.2.13） 或 (3.2.14) ET和HT的数值关系之比为（??／ｋz），它具有阻抗的量纲，称作TE波的波阻抗，记作ηTE，即