7高等电磁理论电子科技大学.pptx

导波理论;导行电磁波 —— 被限制在某一特定区域内传播的电磁波;电磁波沿轴线（z 轴）方向传播，导波的电磁场矢量为;7-2-1 由纵向分量求横向分量;— TE波的波阻抗;TM波;方程：;导波波长;工作频率 f 高于截止频率fc 的才能在波导中传 播;7-4 矩形波导中的电磁波;设 ;;对于TE波，Ez= 0，波导内的电磁场由Hz 确定;TE波的场分布;7-4-3 模式特性; 截止频率; 结论：;7- 4- 4 矩形波导中的主模;电磁场分量复数形式为;TE10模的场结构; ; 研究管壁电流的实际意义：研究实际波导的损耗、测量和 合。;7- 4- 5 ???模传输; 在这一区域只有一个模出现，若工作波长 a <λ< 2a，就只能传输TE10 模，其他模式都处于截止状态，这种情况称为“单模传输”，因此该区称为“单模区”。在使用波导传输能量时，通常要求工作在单模状态。; 由设计的波导尺寸实现单模传输。;7-5 圆柱波导中的电磁波;;7-5 -2 TE 波;;7-5 -3 模式特性; ② 从TE波和TM波的场分量表示式可知，当 m≠0 时，对于同一个TE模或TM模都有两个场结构，它们与坐标φ的关系分别为sin(mφ) 和 cos(mφ) ，这种简并称为极化简并，是圆柱形波导中特有的。; 同轴波导是一种内、外导体构成的双导体导波系统，也称为同轴线。如图所示，内、外导体为理想导体，内导体半径为a ，外导体的内半径为b ，内、外导体之间填充电参数为ε和μ的理想介质。由于同轴线是双导体波导，因此它既可以传播TEM波，也可以传播TE波和TM波。;7-6-1 同轴波导中的TEM波 ;在圆柱坐标系中;相位常数:;若假设该处的电场强度等于同轴波导中所填充媒质的击穿电场强度 Ebr ，则击穿时有 ，故得同轴波导中传输 TEM 模时的功率容量为;1. 同轴波导中的TM波 ;2. 同轴波导中的TE波 ;同轴波导中TE11模和TM01 模的截止波长分别为; 为保证同轴波导在给定工作频带内只传输TEM模，就必须使工作波长大于第一个次高模TE11模的截止波长，即;正交性：对应于不同本征值的本征函数是正交的。;1、纵向分量的正交性;2、 横向分量的正交性;证明：;复坡印廷定理;传播波型：;（2）TM波;2、传输功率;（3）功率正交关系;证明：设 、 和 、 是两个不同模式的场，则;上式对任意z均成立，则;7-9 波导的损耗;理想导体;2、介质损耗;7-10 波导的激励;;;7-11 矢量波型函数和幅度函数;纵向分量;3、波型函数的正交性;4、传输线等效;同理，由;;;对于TM波：;特点：单独的TE模或 TM模不能满足 介质分界面上 的边界条件;边界条件：;;;