微波技术基础导波的分类及各类导波的特性

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1、1.k、γ、kc代表的物理意义及三者之间的关系。2.简述金属柱面波导中，导波的三种状态？复习1.3导波的分类及各类导波的特性1.3.1导波的分类导波的类型是指满足无限长匀直导波系统横截面边界条件，能独立存在的导波形式。按导波有无纵向场分量可以分为两大类：横电磁波（TEM波）→Ez=Hz=0有纵向场分量的电磁波，这又细分为以下三种类型横电波（TE波）或磁波(H波)→Ez=0，Hz≠0横磁波（TM波）或电波（E波）→Ez≠0，Hz=0混合波（EH波或HE波）→Ez≠0，Hz≠01.无纵向场分量，即Ez=Hz=0的电磁波，这种波只有横电磁场，故称为横电磁波(TEM波)，电、磁力线位于导

2、波系统的横截面内。横电磁波只能存在于多导体导波系统中，如双线、同轴线等这类导波系统中。自由空间波(TEM波)：Ex、Ey、Hx、Hy、Ez＝0、Hz＝02.有纵向场分量的电磁波，这种波又细分为以下三种类型。1).Ez=0，Hz≠0的波称为横电波(TE波)或磁波(H波)。其电力线全在导波系统的横截面内，磁力线为空间曲线。2).Ez≠0，Hz=0的波称为横磁波(TM波)或电波(E波)。其磁力线全在导波系统的横截面内，电力线为空间曲线。3).Ez≠0，Hz≠0的波称为混合波(EH波或HE波)。这种波可视为TE波和TM波的线性叠加。TM111.Ez=0，Hz≠0的波称为横电波(TE波)或

3、磁波(H波)。2.Ez≠0，Hz=0的波称为横磁波(TM波)或电波(E波)。3.Ez≠0，Hz≠0的波称为混合波(EH波或HE波)。前两种波，TE波和TM波可以独立存在于金属柱面波导、圆柱介质波导和无限宽的平板介质波导中。后一种波(EH波或HE波)则存在于一般开波导和非均匀波导(如波导横截面尺寸变化，波导填充的介质不均匀等)中，这是由于单独的TE波或TM波不能满足复杂的边界条件，必须二者线性叠加方能有合适的解之故。相速：是没有受到任何调制的单频稳态正弦波的波前(等相位面)在传播方向上推进的速度＝ω/β。相对论：宇宙间任何物体的运动速度，任何信号或能量的传播速度不可能超过光速。这种

4、“早就开始振荡和传播，并且持续不断的”波，不载有任何信息。三TE波、TM波的特性分析群速：波包中心行进的速度＝dω/dβ，代表能量或信号的传播速度。相速是波包中某个单频的相位移动速度。光在真空中，群速和相速相等，都等于c。记一下(1.63a)(1.63b)(2)群速群速即信号传播速度，用vg表示。它是指ω略有不同的两个或两个以上的正弦平面波，在传播中叠加所产生的拍频传播速度，即波群的传播速度。之所以这样定义它，是因为电磁波要传送信号，必须对它进行调制。信号的传播速度应当是调制波中能反映信号的成分，例如调幅波波群(或波包)的传播速度。由两个频率相差甚微，从而相位常数也相差甚微的等幅

5、波叠加而成的波。设三TE波、TM波的特性分析式中，。合成波为(1.64)可见合成场为一调幅波，振幅函数是一个慢变化的波，它叠加在高频载波上形成合成波的幅度包络线(或称为合成波的波包)。合成波的变化规律如图1.4所示。三TE波、TM波的特性分析图1.4(1.65)(1.66)在的极限情况下，上式变为调幅波的信号是由波包内的波群作为一个整体在传播方向上运动来传递的，因此波包的传播速度就代表了信号传递的速度。波包的传播速度很容易用相位恒定条件求出，即对t求导数可得群速表示式(1.67)三TE波、TM波的特性分析双负介质(DNGmedia：Double-Negativemetamtate

6、rials)，负折射率介质(NIMs：Negative-IndexMaterials；NRI：Negative-Refractive-Index)，左手介质(LHM：Left-HandedMaterial)，后向波介质(BWmedia：Backward-Wavemedia)，人工复合材料(CMM：CompositeMetamaterial)，孔金瓯(KongJA)教授建议其中文名称为“异向介质”光子晶体(PC:PhotonicCrystals)手征介质(Chiralmedia)1.1称谓异向介质介绍1金属导线阵列和开路环谐振器2用Drude介质模型或Lorentz介质模型来等效3

7、传输线上加载串联电容和并联电感构成的复合介质实现方法实验制得的左手材料结构左手材料的研制被《科学》杂志评为2003年度全球十大科学进展。1.2早期研究进展及实现方法均匀排列的细金属开路环谐振器基本结构单个谐振环基本结构1.金属导线阵列和开路环谐振器图2.3D.R.Smith制作出的微波波段的异向介质对称环结构S型嵌套结构各种结构的开路环谐振器1.3实现方法均匀排列的细金属1.金属导线阵列和开路环谐振器金属阵列的等效介电系数将遵循下面的形式：(2-1)式(2-1)中ε0为真空介电常