《导行电磁波 》PPT课件.ppt

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1、第八章第八章 导行电磁波导行电磁波Guided wave导导行行电电磁磁波波(导导波波)：沿沿导导波波装装置置(如如传传输输线线，波波导导)传传播播的的电磁波。导行波被限制在有限的空间内传播。电磁波。导行波被限制在有限的空间内传播。传输导行波的系统称为导波系统。传输导行波的系统称为导波系统。常用的导波系统有双导线、同轴线、带状线、微带、金属波导常用的导波系统有双导线、同轴线、带状线、微带、金属波导等。本章仅介绍同轴线和金属波导。尤其是矩形金属波导的传播等。本章仅介绍同轴线和金属波导。尤其是矩形金属波导的传播特性。特性。导导行行波波是是在在有有限限区区域域内内传传播播的的电电磁磁波波，因因此此场

2、场量量必必须须满满足足波波动动方程，同时还必须满足一定的边界条件。方程，同时还必须满足一定的边界条件。本本章章通通过过求求解解特特定定边边界界条条件件下下的的波波动动方方程程，得得到到导导波波场场的的解解，从中可以分析得出在各种导波装置中波的性质。从中可以分析得出在各种导波装置中波的性质。分析方法：分析方法：带状线带状线双导线双导线矩形波导矩形波导微微 带带介质波导介质波导光光 纤纤同轴线同轴线圆波导圆波导microstripDielectric waveguideCoaxial cablerectangular waveguidecircular waveguideTwo parallel

3、wireStripline主要内容主要内容导行电磁波的一般特性导行电磁波的一般特性矩形波导中电磁波的特性矩形波导中电磁波的特性谐振腔谐振腔8-1 8-1 沿均匀导波装置传播的波的一般特性沿均匀导波装置传播的波的一般特性一、导波模式的分类一、导波模式的分类TEMTEM波波:Transverse electromagnetic wave:在在波波传传播播的的方方向向上上没有电场或磁场分量，即电场和磁场垂直于电场传播方向；没有电场或磁场分量，即电场和磁场垂直于电场传播方向；(TMTM波波或或E E波波):Transverse magnetic wave:在在波波传传播播的的方方向向上上有有电场分量电

4、场分量，但，但没有磁场分量没有磁场分量，即磁场垂直于电场传播方向；即磁场垂直于电场传播方向；(TETE波波或或M M波波):Transverse electronic wave:在在波波传传播播的的方方向向上上有有磁场分量磁场分量，但，但没有电场分量没有电场分量，即电场垂直于电场传播方向；即电场垂直于电场传播方向；TEM波波EHesTE波波EHesETM波波Hes 名称名称 波波 形形 电磁屏蔽电磁屏蔽 使用波段使用波段 双导线双导线TEMTEM波波差差 3m 3m 同轴线同轴线TEMTEM波波好好 10cm 10cm 带状线带状线TEMTEM波波差差厘米波厘米波 微微 带带准准TEMTEM波

5、波差差厘米波厘米波矩形波导矩形波导TETE或或TMTM波波好好厘米波、毫米波厘米波、毫米波 圆波导圆波导TETE或或TMTM波波好好厘米波、毫米波厘米波、毫米波 光光 纤纤TETE或或TMTM波波差差光波光波几种常用导波系统的主要特性几种常用导波系统的主要特性二、纵向场量表示的导行电磁波二、纵向场量表示的导行电磁波v导波系统是无限长的，令其沿导波系统是无限长的，令其沿 z 轴放置轴放置v传播方向为正传播方向为正 z 方向方向麦克斯韦方程麦克斯韦方程在直角坐标系在直角坐标系假设假设x 分量及分量及 y 分量和分量和 z 分量的关系分量的关系二、导行电磁波的纵向场量表达式二、导行电磁波的纵向场量表

6、达式 由由麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组v导波系统是无限长的，令其沿导波系统是无限长的，令其沿 z 轴放置轴放置v传播方向为正传播方向为正 z 方向方向假设假设同理：同理：%说明：说明：1、均均匀匀导导波波系系统统中中，可可用用两两个个纵纵向向场场分分量量Ez和和Hz表表示示其其余余的的横向场分量横向场分量Ex、Ey、Hx、Hy。2 2、对于正弦电磁波，其满足的波动方程为亥姆霍兹方程，即、对于正弦电磁波，其满足的波动方程为亥姆霍兹方程，即两个纵向场分量两个纵向场分量Ez和和Hz可由可由亥姆霍兹方程及边界条件确定。亥姆霍兹方程及边界条件确定。8-2 8-2 矩形波导中电磁波的特性矩形波导中电磁波的

7、特性EM wave in rectangular waveguide矩形波导矩形波导矩形波导是指横截面为矩形的空心导矩形波导是指横截面为矩形的空心导波装置。波装置。电磁波在导体空腔内传播电磁波在导体空腔内传播其内传播的电磁波不可能有其内传播的电磁波不可能有TEMTEM波，波，只能是只能是TETE波和波和TMTM波。波。一、矩形波导中的模式一、矩形波导中的模式 mode in rectangular waveguideHz=0 。此时仅需求出此时仅需求出 Ez 分量，然后即可计算其余各个分分量，然后即可计算其余各个分量。量。TM 波波振幅也满足齐次标量亥姆霍兹方程振幅也满足齐次标量亥姆霍兹方程采

8、用分离变量法采用分离变量法 (Method of separation of variables)X 对对 x 的的二阶导数二阶导数Y 对对 y 的二的二阶导数阶导数满足的方程满足的方程 Wave equation齐次标量亥姆霍齐次标量亥姆霍兹方程兹方程方程的通解方程的通解(Solution of equation)现分别令现分别令 两个常微分方程的通解分别为两个常微分方程的通解分别为分离常数分离常数可利用边界可利用边界条件求解条件求解取决于导波取决于导波系统的边界系统的边界条件条件满足矩形波导的特解满足矩形波导的特解矩形波导中矩形波导中TM 波的各个分量为波的各个分量为Ez 分量与波导四壁平

9、行分量与波导四壁平行x=0,a 及及 y=0,b 的边的边界上界上 Ez=01 1，电磁波的相位仅与变量，电磁波的相位仅与变量 z 有关，而振幅与有关，而振幅与 x,y 有关。有关。2 2，z 等于常数的平面为波面等于常数的平面为波面,但振辐与但振辐与 x,y 有关有关3 3，当，当 m 或或 n 为零时，上述各个分量均为零，因此为零时，上述各个分量均为零，因此 m 及及 n 应为非零的整数。应为非零的整数。4 4，由于由于m 及及 n 为多值，因此场结构均具有多种模式。为多值，因此场结构均具有多种模式。m 及及 n 的每一种组合构成一种模式，以的每一种组合构成一种模式，以TMmn表示。表示。

10、例如例如 TM11表示表示 m=1,n=1 的场结构，具有这种场结构的波称为的场结构，具有这种场结构的波称为TM11波。波。5 5，数值大的数值大的 m 及及 n 模式称为高次模，数值小的称为低次模。模式称为高次模，数值小的称为低次模。传输特点传输特点在在Z方向上为行波，在方向上为行波，在 X 及及 Y 方向上形成驻波方向上形成驻波TM波为非均匀的平面波波为非均匀的平面波m 及及 n 的的物物理理意意义义：m 为为宽宽壁壁上上的的半半个个驻驻波波的的数数目目，n 为为窄窄壁壁上半个驻波的数目上半个驻波的数目矩形波导中矩形波导中TM波的最低模式是波的最低模式是TM11波。波。Dominant m

11、ode二二.矩形波导中电磁波的传播特性矩形波导中电磁波的传播特性kc 称为截止传播常数称为截止传播常数q截止传播常数截止传播常数 和截止频率和截止频率时时Cutoff frequencyCutoff Propagation constant矩形波导中矩形波导中TE波的各个分量波的各个分量式中式中 ，但两者不能同时为零。，但两者不能同时为零。与与TM波一样，波一样，TE波也具有前述多模特性，但此时波也具有前述多模特性，但此时m 及及 n不能同时为零。不能同时为零。TE波的最低模式为波的最低模式为TE01波或波或TE10波波。LL,2,1 ,0,=nmTE波波q截止波长截止波长截截止止频频率率或或

12、截截止止波波长长均均与与波波导导尺尺寸寸 a,b 及及模模式式m,n 有有关关。对对于于一一定定的的波波导导尺尺寸寸来来说说，每每一一种种模模式式具具有有一一定定的的截截止止频频率率或或截止波长。截止波长。高次模式具有较高的截止频率，较短的截止波长。高次模式具有较高的截止频率，较短的截止波长。%结论结论TE10模模TE01模模矩形波导的横截面边长分别为矩形波导的横截面边长分别为a a、b bTE20模模对于一般的波导，选取对于一般的波导，选取a 2bCutoff wavelength因此，对于一定的模式和波导尺寸来说，因此，对于一定的模式和波导尺寸来说，fc c是能够传输该模式是能够传输该模式

13、的最低频率。的最低频率。q 传输特点传输特点当当ffc或或 c时时(Operation above cutoff frequency):kz为为正正的的或或负的实数，波向正负的实数，波向正 z 或负或负z方向传播，这是波导的传输状态。方向传播，这是波导的传输状态。当当f c时时(Operation blow cutoff frequency):kz为为虚虚数数，此时电磁场没有传播，而是沿正此时电磁场没有传播，而是沿正 Z 方向不断衰减的凋落场。方向不断衰减的凋落场。波导相当于一个高通滤波器波导相当于一个高通滤波器(High-pass filter)q相速相速 截止频率或截止波长与波导尺寸及模式

14、有关，因此，不同截止频率或截止波长与波导尺寸及模式有关，因此，不同波导尺寸及模式，其相速也不同。波导尺寸及模式，其相速也不同。波波导导中中的的相相速速不不仅仅与与波波导导中中的的媒媒质质特特性性有有关关，还还与与频频率率有有关关。因因此此，与与导导电电媒媒质质一一样样，电电磁磁波波在在波波导导中中传传播播时时会会出出现现色散现象。色散现象。Phase velocity式中式中 为工作波长为工作波长。q波导波长波导波长 波导波长大于工作波长。波导波长大于工作波长。波导波长也与波导尺寸及模式有关波导波长也与波导尺寸及模式有关。Wavelength in waveguideq 波阻抗波阻抗 Wave

15、 impedance当当当当 ，时，时，及及 均为虚数，表均为虚数，表明横向电场与横向磁场相位相差明横向电场与横向磁场相位相差 /2/2 ，因此，沿，因此，沿 Z 方向方向没有能量单向流动，这就意味着电磁波的传播被截止。没有能量单向流动，这就意味着电磁波的传播被截止。q 矩形波导中存在的模式矩形波导中存在的模式 矩形波导中可能存在的模式有矩形波导中可能存在的模式有TMmn(m0，n0）和和TEmn(m 0,n 0)，每种波型对应有各自的截止波长。每种波型对应有各自的截止波长。若不同模式的波具有相同的截止波长，称这两种模式简并。若不同模式的波具有相同的截止波长，称这两种模式简并。矩形波导中矩形波

16、导中TMmn和和TEmn，当当m和和n分别相等时，为简并波形。分别相等时，为简并波形。截 止 区TM11TE01TE20TE100a2ac区：区：截止区截止区.当工作波当工作波长长 时，矩形波时，矩形波导中不能传播任何电磁导中不能传播任何电磁波。波。区：区：单模区单模区。当工作波长。当工作波长 时，矩形波导中时，矩形波导中只能只能传输传输单一的电磁波模式单一的电磁波模式TETE1010模模。对于一定的工作波长，若限定。对于一定的工作波长，若限定/2/2a，可保证可保证单模传输单模传输。区：区：多模区多模区。当工作波长。当工作波长 时，矩形波导中至少可时，矩形波导中至少可以传播两种以上的电磁波模

17、式。以传播两种以上的电磁波模式。例例某一内部为真空的矩形金属波导，其截面尺寸为某一内部为真空的矩形金属波导，其截面尺寸为25mm10mm，当频率当频率f=104MHz 的电磁波进入波导中以后，该波导能够传的电磁波进入波导中以后，该波导能够传输的模式是什么？当波导中填充介电常数输的模式是什么？当波导中填充介电常数 的理想介质后，的理想介质后，能够传输的模式有无改变？能够传输的模式有无改变？解解 当内部为真空时，工作波长为当内部为真空时，工作波长为波导的截止波长为波导的截止波长为TETE1010波的波的 ，TETE2020波的波的 ，更高次模的，更高次模的截止波长更短，可见，当该波导中为真空时，仅

18、能传输的模式截止波长更短，可见，当该波导中为真空时，仅能传输的模式为为TETE1010波波。若填充若填充 的理想介质，则工作波长为的理想介质，则工作波长为可见，可以传输可见，可以传输TETE1010波及波及TETE2020波，而且还可存在其它模式。详波，而且还可存在其它模式。详细计算表明，细计算表明，TETE0101，TETE3030，TETE1111，TMTM1111，TETE2121，TMTM2121等模式均可等模式均可传输。传输。其余分量为零其余分量为零三三.矩形波导中的矩形波导中的TE10波波q TE10波场量表达式和场结构波场量表达式和场结构gHzHxEyzyyHxEyHzxaz 方

19、向方向沿沿 x 方方向向为为驻驻波波，沿沿 z 方方向向为为行行波波。Hz 的的振振辐辐沿沿 x 按按余余弦弦分分布布，Hz 及及 Ez 的的振振幅幅沿沿 x 按按正正弦弦分分布布，但但三三者者振振幅幅均均与与 y 无关。无关。q TE10波场结构波场结构x 方向方向xzyxyzgba磁场线磁场线电场线电场线zyx内壁电流内壁电流q电磁场分布电磁场分布qTE10模在波导壁上激励的面电流密度分布模在波导壁上激励的面电流密度分布xyabqTE10波沿波沿z向传输的平均功率为向传输的平均功率为 式中式中|E10|为为Ey最大值最大值,qTETE1010波的波的截止波长截止波长、相速相速、波导波长波导

20、波长及及能速能速。令令 m=1,n=0，求得求得TETE1010波的截止波长为波的截止波长为TETE1010波的截止波长为宽壁宽度的两倍，波的截止波长为宽壁宽度的两倍，与窄壁尺寸无关与窄壁尺寸无关。例例 若若内内充充空空气气的的矩矩形形波波导导尺尺寸寸为为 ，工工作作频频率率为为3 3GHzGHz。如如果果要要求求工工作作频频率率至至少少高高于于主主模模TETE1010波波的的截截止止频频率率的的20%20%，且且至至少少低低于于TETE0101波波的的截截止止频频率率的的20%20%。试试求求：波波导导尺尺寸寸a及及b；根根据据所所设设计计的的波波导导，计计算算工工作作波波长长，相相速速，波

21、波导导波波长长及及波波阻阻抗。抗。解解 TETE1010波的截止波长波的截止波长 ，对应的截止频率对应的截止频率 。TETE0101波的截止波长波的截止波长 ，对应的截止频率对应的截止频率 ，取取 工作波长，相速，波导波长及波阻抗分别工作波长，相速，波导波长及波阻抗分别本节介绍由金属波导形成的谐振腔的原理及特性。本节介绍由金属波导形成的谐振腔的原理及特性。8-3 8-3 谐振腔谐振腔 cavity resonators%普通集中参数振荡回路不适用于高频段：普通集中参数振荡回路不适用于高频段：q频率很高时，波长短，对应的频率很高时，波长短，对应的L L和和C C元件尺寸减小，难于设计；元件尺寸减

22、小，难于设计；q随着频率的增高，电磁波的波长接近元件尺寸，由集中参数元随着频率的增高，电磁波的波长接近元件尺寸，由集中参数元件组成的振荡回路容易产生辐射，损耗增大。件组成的振荡回路容易产生辐射，损耗增大。当工作频率比较高时，须采用空腔谐振器来做振荡回路当工作频率比较高时，须采用空腔谐振器来做振荡回路v谐振腔的主要参数：谐振波长和品质因素谐振腔的主要参数：谐振波长和品质因素(Quality factor)。v当矩形波导终端短路时，电磁波将被全部反射，在波导中形当矩形波导终端短路时，电磁波将被全部反射，在波导中形成驻波。成驻波。v若矩形波导工作于主模，若矩形波导工作于主模，TETE1010波的电场

23、仅有横向分量，短路端波的电场仅有横向分量，短路端形成电场驻波的波节。形成电场驻波的波节。v在离短路端半个波导波长处，又形成第二个电场驻波的波节。在离短路端半个波导波长处，又形成第二个电场驻波的波节。若在此处放置一块横向短路片，仍然满足电场边界条件，如下若在此处放置一块横向短路片，仍然满足电场边界条件，如下图示。图示。dg/2baxyz根根据据TETE1010波波的的场场强强公公式式及及边边界界条条件件，求得该金属腔中电磁场方程式为求得该金属腔中电磁场方程式为一、基本工作原理一、基本工作原理E电磁波在短路端及短路片电磁波在短路端及短路片之间来回反射形成驻波。之间来回反射形成驻波。金属腔中的电场及

24、磁场在金属腔中的电场及磁场在 x 及及 z 方向上均形成驻波，但电场方向上均形成驻波，但电场驻波及磁场驻波的时间相位差为驻波及磁场驻波的时间相位差为/2。%工作特点工作特点当电场能量达到最大值时，磁场能量为零；反之，当磁当电场能量达到最大值时，磁场能量为零；反之，当磁场能量达到最大值时，电场能量为零。场能量达到最大值时，电场能量为零。电磁能量在电场与磁场之间不断地交换，而且无须外界输电磁能量在电场与磁场之间不断地交换，而且无须外界输入能量一直存在，这种现象称为谐振。因此这种金属腔称为入能量一直存在，这种现象称为谐振。因此这种金属腔称为谐振腔，它可作为微波电路中的谐振器件。谐振腔，它可作为微波电

25、路中的谐振器件。q对于尺寸一定的谐振腔，仅对特定的频率发生谐振现象对于尺寸一定的谐振腔，仅对特定的频率发生谐振现象q发生谐振的频率称为谐振频率，对应的波长称为谐振波长发生谐振的频率称为谐振频率，对应的波长称为谐振波长谐振腔的发生谐振的长度为谐振腔的发生谐振的长度为%谐振腔的谐振频率具有多值性。谐振腔的谐振频率具有多值性。波导波长与模式有关波导波长与模式有关二、矩形谐振腔谐振频率二、矩形谐振腔谐振频率%模式不同，谐振频率也不同。模式不同，谐振频率也不同。矩形波导中矩形波导中z 向传播常数为向传播常数为 谐振波长或谐振频率不仅与谐振腔的尺寸有关，还与波导谐振波长或谐振频率不仅与谐振腔的尺寸有关，还

26、与波导中的工作模式有关，每组（中的工作模式有关，每组（mnl）对应于一种模式。例如对应于一种模式。例如TETE101101模式代表矩形波导谐振腔工作于模式代表矩形波导谐振腔工作于TETE1010波，腔长为半个波导波长。波，腔长为半个波导波长。三、矩形谐振腔工作于三、矩形谐振腔工作于TETE101101模式时的场结构模式时的场结构。xzyxyzbad磁场线磁场线电场线电场线为了有效地设计谐振腔的耦合及调谐装置，必须了解谐振腔中为了有效地设计谐振腔的耦合及调谐装置，必须了解谐振腔中的场分布。的场分布。沿沿x、z轴为正弦分布轴为正弦分布和一切谐振器件一样，实际的谐振腔总存在一定的损耗。为了和一切谐振

27、器件一样，实际的谐振腔总存在一定的损耗。为了衡量谐振器件的损耗大小，通常使用品质因素衡量谐振器件的损耗大小，通常使用品质因素Q 值，其定义为值，其定义为式中式中0为谐振角频率，为谐振角频率，W为腔中总储能，也就是电场储能的时为腔中总储能，也就是电场储能的时间最大值或磁场储能的时间最大值，间最大值或磁场储能的时间最大值，Pl 为腔中的损耗功率。为腔中的损耗功率。根据前述根据前述TETE1010波的场强公式，求出电场储能的时间最大值为波的场强公式，求出电场储能的时间最大值为四、矩形谐振腔品质因素四、矩形谐振腔品质因素q TE101 的的Q值值矩形谐振腔中矩形谐振腔中TETE101101模式的损耗功

28、率为模式的损耗功率为 矩形波导谐振腔工作于矩形波导谐振腔工作于TETE101101模式时的模式时的Q值为值为式中式中 TE01l 模式具有较高的模式具有较高的Q 值。值。TETE011011模式的最大模式的最大Q 值值发生在发生在 d 2a 附近。若附近。若 =3cm，则则Q 值可达值可达1044 104。减小波导壁损耗的方法相同。减小波导壁损耗的方法相同。体积应尽可能大一些，以增体积应尽可能大一些，以增加储能。加储能。腔壁面积应尽可能小一些，腔壁面积应尽可能小一些，以减小损耗。以减小损耗。q圆柱腔的圆柱腔的Q 值与尺寸的关系值与尺寸的关系q提高谐振腔提高谐振腔 Q 值的方法值的方法8-4 8

29、-4 圆波波导 circular waveguidexyza,根据边界条件，求得常数根据边界条件，求得常数 为为 为第一类为第一类 m 阶贝塞尔函数阶贝塞尔函数的第的第 n 个根。个根。TE波波式中式中 为第一类贝塞尔函数的一阶导数根。为第一类贝塞尔函数的一阶导数根。TM波：波：q 截止波数截止波数q导波模性质及特点导波模性质及特点在在r、方向（横截面）呈驻波分布，方向（横截面）呈驻波分布，z方向（纵向）为行波。方向（纵向）为行波。各模式具有不同的场分布和参数。各模式具有不同的场分布和参数。q单模传输单模传输 0a2aTE01TE21TM01TE113a4acTE11波具有最长的截止波长，是圆

30、波导中的波具有最长的截止波长，是圆波导中的常用模式或称为主模。常用模式或称为主模。其次是其次是TM01波。截止波长分别为波。截止波长分别为实现实现TE11波的单模传输的条件为波的单模传输的条件为若若工工作作波波长长 给给定定，为为了了实实现现TETE1111波波单单模模传传输输，圆圆波波导导半半径径 a 必须满足必须满足圆波导主要用来构成微波器件，常用的模式有圆波导主要用来构成微波器件，常用的模式有 TETE1111模、模、TETE0101模模和和 TMTM0101模。模。TETE1111模是主模，但存在极化简并现象。模是主模，但存在极化简并现象。模的损耗具模的损耗具有随频率增加而单调下降的特

31、点，在高有随频率增加而单调下降的特点，在高Q谐振腔和毫米波远通谐振腔和毫米波远通信中有广泛应用，但应用时需注意抑制其他模式。信中有广泛应用，但应用时需注意抑制其他模式。q 应用应用8-5 8-5 同轴线同轴线同轴线也可看作圆形波导，其同轴线也可看作圆形波导，其可传输的模式有可传输的模式有TEM、TE和和TM TM模模 最大截止波长为最大截止波长为TM01波：截波：截止波长为止波长为 yzabx电场线电场线磁场线磁场线TEM波波0TE10TM01TE11(a+b)c(b-a)TE模模最大截止波长为最大截止波长为TE11波：截波：截止波长为止波长为 q 单模传输条件单模传输条件同轴线的尺寸应满足同

32、轴线的尺寸应满足q 应用应用为了消除同轴线中的高次模，随着频率升高，同轴线的尺寸为了消除同轴线中的高次模，随着频率升高，同轴线的尺寸必须相应地减小。但尺寸过小，损耗增加，且限制了传输功必须相应地减小。但尺寸过小，损耗增加，且限制了传输功率。因此，同轴线的使用频率一般低于率。因此，同轴线的使用频率一般低于 3 3GHzGHz。但是，同轴但是，同轴线的传输频率并无下限，这也线的传输频率并无下限，这也TEMTEM波传输线的共性。波传输线的共性。和金属波导一样，同轴线也可构成同轴谐振腔，和金属波导一样，同轴线也可构成同轴谐振腔，8-6 光纤光纤q光纤的基本概念光纤的基本概念 光纤主要是由纤芯、包层、和

33、涂光纤主要是由纤芯、包层、和涂敷层构成。敷层构成。纤芯是由高度透明的材料制成；纤芯是由高度透明的材料制成；包层的折射率略小于纤芯，从而包层的折射率略小于纤芯，从而造成一种波导效应，使大部分的造成一种波导效应，使大部分的电磁场被束缚在纤芯中传输；电磁场被束缚在纤芯中传输；涂敷层的作用是保护光纤不受水涂敷层的作用是保护光纤不受水汽的侵蚀和机械的擦伤，同时又汽的侵蚀和机械的擦伤，同时又增加光纤的柔韧性。增加光纤的柔韧性。在涂敷层外，往往加有塑料外套。光通信中使用的光纤在涂敷层外，往往加有塑料外套。光通信中使用的光纤是横截面很小的可挠透明长丝是横截面很小的可挠透明长丝,它在长距离内具有束缚和它在长距离

34、内具有束缚和传输光的作用。传输光的作用。基本要求基本要求波导中的纵向场分析法是求解场分布的重要方法，要求理波导中的纵向场分析法是求解场分布的重要方法，要求理解其基本思路。该方法中涉及的有关物理量，如传播常数，解其基本思路。该方法中涉及的有关物理量，如传播常数，截止波数，等是讨论波导中传播特性的关键，必须牢固掌截止波数，等是讨论波导中传播特性的关键，必须牢固掌握其物理意义和计算公式。握其物理意义和计算公式。波导中三种模式的传播条件和传播特性是这一章的重点，波导中三种模式的传播条件和传播特性是这一章的重点，必须牢固掌握三种模式的分类方法和传播特性参数，如截必须牢固掌握三种模式的分类方法和传播特性参

35、数，如截止频率、截止波长、相位常数、波导波长、相速度、波阻止频率、截止波长、相位常数、波导波长、相速度、波阻抗的计算公式。抗的计算公式。对于矩形波导，要求掌握主模及其单模传输的条件，并对于矩形波导，要求掌握主模及其单模传输的条件，并掌握波导尺寸的设计原则；了解场分布、及管壁电流分布。掌握波导尺寸的设计原则；了解场分布、及管壁电流分布。谐振腔：要求了解振荡模式的特点，掌握谐振频率的计谐振腔：要求了解振荡模式的特点，掌握谐振频率的计算公式，理解品质因素的物理意义，了解其计算方法算公式，理解品质因素的物理意义，了解其计算方法 圆波导和同轴线：掌握两种导波系统中的工作模式及单圆波导和同轴线：掌握两种导波系统中的工作模式及单模工作的条件，及波导的设计原则，了解其场的分布模工作的条件，及波导的设计原则，了解其场的分布