第10章 电磁波在波导中的传播.ppt

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1、电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播第十章第十章电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播 上一章采用上一章采用路路分析方法分析方法把电磁波的传播问题化为把电磁波的传播问题化为电路问题来处理，描述传输线上的电路问题来处理，描述传输线上的电压和电流波电压和电流波；这；这种方法适用于双导体传输线。种方法适用于双导体传输线。电磁波传播采用哪种传输线与电磁波的频率紧密电磁波传播采用哪种传输线与电磁波的频率紧密相关。在相关。在低频段低频段，采用，采用双线传输线双线传输线；在；在高频段高频段，为了，为了

2、避免辐射而采用避免辐射而采用同轴线同轴线。在。在微波波段微波波段，为了避免同轴，为了避免同轴线内的焦耳损耗和介质的热损耗因而采用线内的焦耳损耗和介质的热损耗因而采用波导波导传输。传输。光波则采用薄膜或圆形介质波导传输。光波则采用薄膜或圆形介质波导传输。本章采用本章采用场场分析方法分析方法，讨论电磁波在，讨论电磁波在矩形波导矩形波导、圆波导以及光波在介质波导圆波导以及光波在介质波导阶跃型光纤中的传播特阶跃型光纤中的传播特性。电磁波在不同波导中传播的性。电磁波在不同波导中传播的理论基础理论基础是是求解满足求解满足边界条件的矢量亥姆霍兹方程。边界条件的矢量亥姆霍兹方程。电磁场与电磁波理论基础电磁场与

3、电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播矩形波导矩形波导圆波导圆波导 波导是用金属管制作的导波系统，电磁波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，主要用于在管内传播，损耗很小，主要用于 3GHz 3GHz 30GHz 30GHz 的频率范围。的频率范围。电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播10.1 矩形金属波导中的电磁波矩形金属波导中的电磁波10.2*圆柱形金属波导中的电磁波圆柱形金属波导中的电磁波10.3*圆柱形介质波导圆柱形介质波导阶跃型光纤阶跃型光纤电磁场与电磁波理论基础电磁场与电

4、磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播图图10-1 矩形金属波导矩形金属波导 波导是无限长的规则直波波导是无限长的规则直波 导，导，其横截面形状可以任意，但沿轴向其横截面形状可以任意，但沿轴向处处相同，沿处处相同，沿z 轴方向放置。轴方向放置。波导内壁是理想导体，即波导内壁是理想导体，即 =。波导内填充均匀、线性、各向同性无耗媒质，其参数波导内填充均匀、线性、各向同性无耗媒质，其参数 、和和 均为实常数。均为实常数。波导内无源，即波导内无源，即 0，J 0。波导内的电磁场是角频率为波导内的电磁场是角频率为的时谐场。波沿的时谐场。波沿+z 方向传播。方向传播。分析均匀

5、波导系统时，做如下假定：分析均匀波导系统时，做如下假定：10.1 矩形金属波导中的电磁波矩形金属波导中的电磁波电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播时谐电磁波在波导内传播满足麦克斯韦方程时谐电磁波在波导内传播满足麦克斯韦方程 图图10-1 矩形金属波导矩形金属波导 假定电磁波沿假定电磁波沿+Z方向传方向传播，其传播因子为播，其传播因子为 ，则电磁波在直角坐标系下具则电磁波在直角坐标系下具有的解形式为有的解形式为 10.1.1 矩形波导横平面内场分量之间的关系矩形波导横平面内场分量之间的关系电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第

6、十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播在直角坐标系中将麦克斯韦方程展开成分量形式在直角坐标系中将麦克斯韦方程展开成分量形式 式中式中 称之为称之为截止波数截止波数 纵纵向向场场法法电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播10.1.2 矩形波导横平面内纵向场分量的解矩形波导横平面内纵向场分量的解由亥姆霍兹方程由亥姆霍兹方程在直角坐标系下，在直角坐标系下，和和 的分量形式为的分量形式为电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播可得可得 和和 仅需要求解仅需要求解波导横平面

7、内的波导横平面内的纵纵向向电场电场分量和分量和纵向纵向磁场磁场分量，即求解分量，即求解方程方程电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播采用直角坐标系下的分离变量法。设采用直角坐标系下的分离变量法。设代入后可得代入后可得令令1求解求解则有则有波数波数通解为通解为 电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播通解通解由边界条件由边界条件 xyzOba代入第一式，代入第一式，由此得到由此得到同理得到同理得到所以有所以有电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中

8、的传播电磁波在波导中的传播由边界条件由边界条件 2求解求解与求解与求解 方法相同，方法相同，此边界条件对确定常数无用此边界条件对确定常数无用xyzOba对于对于TE波，有波，有由公式由公式得到磁场切向边界条件为得到磁场切向边界条件为电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播由此得到由此得到同理可得同理可得所以所以这就是波导内横平面内这就是波导内横平面内纵向场分量纵向场分量的解。的解。电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播10.1.3 矩形波导中电磁波传播的模式矩形波导中电磁波传播

9、的模式 波导中电磁场能够单独存在的形式称之为电磁场的传输模式。波导中电磁场能够单独存在的形式称之为电磁场的传输模式。平面电磁波在无界空间中传播，为平面电磁波在无界空间中传播，为TEMTEM波，波，横电磁波（横电磁波（TEMTEM波波或或TEMTEM模模）：波导内电磁波在垂直于传播方）：波导内电磁波在垂直于传播方向的横平面内其电场和磁场纵向分量为向的横平面内其电场和磁场纵向分量为0 0，即，即但是，金属单波导中不可能存在但是，金属单波导中不可能存在TEMTEM波。波。横电波（横电波（TETE波波或或TETE模模）：）：横磁波（横磁波（TMTM波波或或TMTM模模）：）：TE TE波和波和TMTM

10、波还与波还与m m、n n的取值有关，因此还可分为的取值有关，因此还可分为TETEmnmn波和波和TMTMmnmn波。波。实际上，在波导中电磁波存在的形式是实际上，在波导中电磁波存在的形式是TETEmnmn波和波和TMTMmnmn波的叠加。波的叠加。电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播10.1.4 TE波和波和TM波波 1TE波波代入公式，得到代入公式，得到TETE波的分量形式波的分量形式电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播2TM波波代入公式，得到代入公式，得到TMTM波

11、的分量形式为波的分量形式为电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播10.1.5 矩形波导的传输特性矩形波导的传输特性1波导的传输条件波导的传输条件相位常数相位常数无界均匀介质中的波数无界均匀介质中的波数 与波导的结构尺寸与波导的结构尺寸和离散值和离散值m m，n n有关有关。上式表明：上式表明：当当kkc时，时，kz为实数，则传播因子代表沿为实数，则传播因子代表沿z z方向传播的行波；方向传播的行波；截止波数截止波数故此称故此称kc为为截止波数截止波数，并以，并以kc作为波能否在波导中传播作为波能否在波导中传播的判断依据。的判断依据。电

12、磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播截止波长截止波长 截止频率截止频率波导的传输条件用波导的传输条件用截止波数截止波数、截止波长截止波长和和截止频率截止频率可分别表述为可分别表述为截止波数截止波数可见，波导具有高通滤波的特性。可见，波导具有高通滤波的特性。v波在无界均匀介质中的传播速度波在无界均匀介质中的传播速度电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播2矩形波导中存在的传输模式矩形波导中存在的传输模式 m 和和n 有有不不同同的的取取值值，对对于于m 和和n 的的每每一一种种组

13、组合合都都有有相相应应的的 截止波数截止波数kcmn 和场分布，即一种可能的模式，称为和场分布，即一种可能的模式，称为TMmn 模或模或TEmn 模；模；不同的模式有不同的截止波数不同的模式有不同的截止波数kcmn；由于对相同的由于对相同的m 和和n，TMmn 模和模和TEmn 模的截止波数模的截止波数kcmn 相相 同，同，这种情况称为模式的简并；这种情况称为模式的简并；对对于于TEmn 模模，由由式式(10-55)(10-55)知知其其m 和和n可可以以为为0，但但不不能能同同时时为为0；而而对对于于TMmn 模模，由由式式(10-56)(10-56)知知其其m 和和n均均不不能能为为0，

14、即即不不存存在在TMm0 模和模和TM0n 模。模。电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播例例 10.1 一直矩形波导的截面尺寸为一直矩形波导的截面尺寸为ab=2310mm2,试试求当工作波长求当工作波长=10mm时，波导中能传输哪些模式？当时，波导中能传输哪些模式？当=30mm呢？呢？解解 传输条件为传输条件为1当当=10mm时，有时，有满足条件的满足条件的m和和n取值为取值为:m=0时时,n2.00,由于波导内不存在由于波导内不存在TM00、TMom和和TM0n波，所以仅可传输波，所以仅可传输TE01模。模。m=1时时,n1.95

15、,能传输的模式为能传输的模式为TE11、TM11和和TE10。电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播m=2时，时，n1.80，能传输的模式为，能传输的模式为TE21、TM21和和TE20。m=3时，时，n1.50，能传输的模式为，能传输的模式为TE30、TE31和和TM31。m=4时，时，n0.95，所以能传输的模式为，所以能传输的模式为TE40。m=5时，时，n无解，不存在传输模式。由此说明当无解，不存在传输模式。由此说明当=10mm时，波导内存在时，波导内存在11种模式的波形。种模式的波形。2当当=30mm时，有时，有满足条件的满

16、足条件的m和和n取值为取值为电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播m=0时，时，n0.67，波导内无传导模式存在。，波导内无传导模式存在。m=1时，时，n0.50，能传输的模式为，能传输的模式为TE10。m=2时，时，n无解，不存在传输模式。无解，不存在传输模式。由此说明由此说明当当=30mm时，时，波导内是波导内是单模传输单模传输。电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播补充图BJ-32波导（72.1434.04mm2）各模式截止波长分布图电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波

17、理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播3相速度和波导波长相速度和波导波长相速度：相速度：某一频率的导行波等相位面传播速度某一频率的导行波等相位面传播速度两边求导两边求导,得得 如果波导内无填充介质，则如果波导内无填充介质，则令令 波导波长波导波长(也称也称相波长相波长):指某一频率的导行波其等相指某一频率的导行波其等相位面在一个周期内沿位面在一个周期内沿z方向移动的距离，即方向移动的距离，即工作波长工作波长无界空间的波速无界空间的波速介质中的波长介质中的波长电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播 4群速度群速度

18、 群速度群速度：指由许多具有相近频率：指由许多具有相近频率和相位常数和相位常数kz构成构成的合成波在传输过程中的速度。的合成波在传输过程中的速度。例：例：设有设有两个频率相近、相位常数相近两个频率相近、相位常数相近的波沿的波沿z向传播向传播两列波合成两列波合成 合成波的传播速度就是包络的移动速度。合成波的传播速度就是包络的移动速度。群速度就是信号传播速度。群速度就是信号传播速度。合成波的包络合成波的包络由由 电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导

19、中的传播群速度群速度如果波导中填充介质为空气，则如果波导中填充介质为空气，则 可见，电磁波的频率不同，即波长不同，其相速度和群速度可见，电磁波的频率不同，即波长不同，其相速度和群速度就不同，这种特性称之为波的就不同，这种特性称之为波的色散色散。由此可见，波导传输。由此可见，波导传输TETEmnmn波或波或TMTMmnmn波均为波均为色散波色散波。由于色散的存在，波导传输信号会产。由于色散的存在，波导传输信号会产生信号失真。而生信号失真。而TEMTEM波的相速度和群速度相等，且与频率无关，波的相速度和群速度相等，且与频率无关，因此，因此，TEMTEM波为波为非色散波非色散波。电磁场与电磁波理论基

20、础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播 5波阻抗波阻抗波阻抗：波阻抗：在波导中传输模式的横向电场与横向磁场之比在波导中传输模式的横向电场与横向磁场之比TE波波 TM波波 式中式中为为TEM波在无界均匀介质中的波阻抗波在无界均匀介质中的波阻抗 可见可见电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播波阻抗波阻抗波导波长波导波长相速度相速度群速度群速度电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播30 补充补充例题例题 在尺寸为在尺寸为 的矩形波导中，传输的

21、矩形波导中，传输TE10 模，工作频率模，工作频率10GHz。（1）求截止波长、波导波长和波阻抗；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？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？传输什么模式？解解：（：（1）截止波长截止波长电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播31（2）当）当 时时此时此时 故此时能传输的模式为故此时能传输的模式为由于工作波

22、长由于工作波长电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播32（3）当）当 时时此时此时 故此时能传输的模式为故此时能传输的模式为由于工作波长由于工作波长电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播10.1.6 10.1.6 矩形波导中的矩形波导中的TE10模模 波导中截止波长最长的导行波称之为该波导的主模，波导中截止波长最长的导行波称之为该波导的主模，矩形波导的主模为矩形波导的主模为TETE1010模模，也称，也称H H1010模模。TETE1010模的优点是模的优点是场结构场结构简单

23、、稳定、频带宽及损耗小，并且可以实现单模传输。简单、稳定、频带宽及损耗小，并且可以实现单模传输。1TE10模的场分布模的场分布取取m=1、n=0,得到得到 由此可见，由此可见，TE10模的模的场分量仅有三个场分量仅有三个Ey、Hx和和Hz，并且三个分量均与，并且三个分量均与y无关，说明在无关，说明在Y方向场均方向场均匀分布。匀分布。电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播图图10-2 TE10模电场分布模电场分布电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播图图10-3 TE10模磁场

24、分布模磁场分布磁场的矢量线方程磁场的矢量线方程取取t=0，把相应分量代入，得到，把相应分量代入，得到显然，磁场显然，磁场的矢量线方的矢量线方程与程与y无关无关 电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播图图10-4 TE10模的电磁场力线立体示意图模的电磁场力线立体示意图电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播2TE10模在矩形波导壁面产生的电流分布模在矩形波导壁面产生的电流分布由边界条件：由边界条件：电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电

25、磁波在波导中的传播TE10模的管壁电流模的管壁电流电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播3TE10模的传输特性模的传输特性1）截止波数与截止波长）截止波数与截止波长2）相速度与波导波长）相速度与波导波长3）群速度和波阻抗）群速度和波阻抗电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播10.1.7 矩形波导的传输功率及尺寸选择矩形波导的传输功率及尺寸选择1波导的传输功率波导的传输功率传输的功率传输的功率对对于于TE10模模 电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波

26、在波导中的传播电磁波在波导中的传播则则 式中式中E10为为TE10模模x=a/2处电场的最大振幅。由此处电场的最大振幅。由此可见，矩形波导的传输功率可见，矩形波导的传输功率P与工作波长与工作波长、矩形波导、矩形波导横截面面积横截面面积ab及电场振幅及电场振幅E10有关。有关。电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播受介质击穿强度的限制，在波导中传输的功率受介质击穿强度的限制，在波导中传输的功率也将受到限制。波导所能传输的最大功率称为极限也将受到限制。波导所能传输的最大功率称为极限功率或称为波导的功率或称为波导的功率容量功率容量。功率容量

27、与波导的尺。功率容量与波导的尺寸、波型、工作波长以及波导中填充介质的击穿强寸、波型、工作波长以及波导中填充介质的击穿强度等因素有关。计算功率容量，首先求出传输功率度等因素有关。计算功率容量，首先求出传输功率与电场强度幅值的关系式，然后由介质的击穿强度与电场强度幅值的关系式，然后由介质的击穿强度确定相应的功率，即为功率容量。确定相应的功率，即为功率容量。假如矩形波导内填充介质的击穿强度为假如矩形波导内填充介质的击穿强度为Ec，对，对于于TE10模，可以计算波导的功率容量为模，可以计算波导的功率容量为电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播

28、 2波导尺寸选择波导尺寸选择在给定的频带内，一般的在给定的频带内，一般的选择标准选择标准是：是：传输单模；传输单模；有足够的功率容量；有足够的功率容量；损耗小；损耗小；尺寸尽可能小。尺寸尽可能小。为了保证单模传输，要求为了保证单模传输，要求考虑到功率容量问题，要求考虑到功率容量问题，要求要求传输损耗小，应使要求传输损耗小，应使综合考虑以上因素，矩形波导尺寸一般选择为综合考虑以上因素，矩形波导尺寸一般选择为电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播例例10.2 空心矩形波导尺寸为空心矩形波导尺寸为a=3cm，b=2cm。假如空。假如空气击穿

29、强度为气击穿强度为30kV/cm，当工作频率为，当工作频率为7GHz时，计时，计算算TE10模的最大平均功率。模的最大平均功率。解解 与工作频率对应的工作波长为与工作频率对应的工作波长为TE10模的模的电场电场分量分量为为 令令介介质质能被能被击击穿的穿的TE10模的最大平均功率模的最大平均功率为为 电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播 为了能安全传输为了能安全传输TE10模，通常应给击穿强度乘以模，通常应给击穿强度乘以安全系数，比如，取安全系数为安全系数，比如，取安全系数为10，则可令最大电场，则可令最大电场振幅为振幅为由此可得能

30、安全传输由此可得能安全传输TE10模的最大功率为模的最大功率为电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播例例10.3 金属方形波导金属方形波导a=b，波导内填充介质为空气，波导内填充介质为空气，如果波导以如果波导以TE10、TE01、TE11和和TM11模式传播频率模式传播频率为为15GHz的微波，波导管边长的微波，波导管边长a应设在什么范围？应设在什么范围？解解 在空气中，在空气中，15GHz的微波信号其波长为的微波信号其波长为0=2cm。由式（由式（10-61），可得），可得TE10、TE01、TE11和和TM11模的模的截止波长为截

31、止波长为 而而TE20、TE02、TE21、TM21、TE12和和TM12模模的截止波长为的截止波长为电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播从而可得从而可得即即根据波导传输条件根据波导传输条件 电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播第十章第十章 小结（小结（矩形波导矩形波导）纵向场法纵向场法1、矩形波导中电磁波的分析方法：、矩形波导中电磁波的分析方法：电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播2、纵向场分量的解：、纵向场

32、分量的解：3、电磁波传播的三种模式、电磁波传播的三种模式横电磁波（横电磁波（TEMTEM波波或或TEMTEM模模）横电波（横电波（TETE波波或或TETE模模）：）：横磁波（横磁波（TMTM波波或或TMTM模模）：）：电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播4、TE波和波和TM波波 1）TE波波2）TM波波电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播5、矩形波导的传输特性、矩形波导的传输特性1）波导的传输条件波导的传输条件2）矩形波导中存在的传输模式矩形波导中存在的传输模式 对于对于

33、TEmn 模，其模，其m 和和n可以为可以为0，但不能同时为，但不能同时为0；对于对于TMmn 模，模，m,n均不能为均不能为0，即不存在，即不存在TMm0 模和模和TM0n 模。模。3）相速度和波导波长相速度和波导波长 4）群速度群速度 5）波阻抗波阻抗电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播补充图BJ-32波导（72.1434.04mm2）各模式截止波长分布图电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播6、矩形波导中的、矩形波导中的TE10模模1）TE10模的场分布模的场分布2）

34、TE10模在矩形波导壁面产生的电流分布模在矩形波导壁面产生的电流分布3）TE10模的传输特性模的传输特性截止波数与截止波长截止波数与截止波长相速度与波导波长相速度与波导波长群速度和波阻抗群速度和波阻抗电磁场与电磁波理论基础电磁场与电磁波理论基础第十章第十章 电磁波在波导中的传播电磁波在波导中的传播7、矩形波导的传输功率及尺寸选择、矩形波导的传输功率及尺寸选择1）波导的传输功率波导的传输功率传输的功率传输的功率对对于于TE10模模 2）波导尺寸选择波导尺寸选择传输单模，要求传输单模，要求有足够的功率容量，要求有足够的功率容量，要求损耗小；要求损耗小；要求尺寸尽可能小，综合考虑尺寸尽可能小，综合考虑