微波技术课件PPT.ppt

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1、§3-3矩形波导管中电磁波的传输特性横截面为矩形的规则波导称为矩形波导结构如图所示，内壁的宽边尺寸为a，窄边尺寸为b（a>b)采用直角坐标系一、波动方程在直角坐标系中的解直角坐标系中，h1=h2=h3=1,应用分离变量法求解，令Ez(x,y)=X(x)Y(y)，代入方程（1）两边同除以XY应为常数其中C1，C2，C3，C4（或A、B、x、y）以及kx，ky是取决于波导中场的激励情况和边界条件的常数类似可得由此得到了场的纵向分量Ez和Hz的一般表达式，其中待定系数需结合具体波型讨论一、波动方程在直角坐标系中的解二、波型及场结构（一）TM

2、波型(1)场分量的表示式波导壁内表面上电场的切向分量应为0（理想导体）条件(1)条件(2)条件(3)条件(4)已知，由纵向分量确定横向分量：将Ez代入上式中可得Ex、EyHx和Hy其中截止波数稳态简谐振荡源激励下，矩形波导内TM波型电场和磁场复矢量各分量沿各坐标轴(x,y,z)的分布规律a)总的电场和磁场：二、波型及场结构（一）TM波型——（1）场分量b)每组m,n值对应一种波型，记为TMmn(或Emn)TM0n,TMm0和TM00模不存在最低次的波型为TM11模，其余称为高次模。c)场沿z轴为行波，有功率传输沿x和y轴为纯驻波分布（正弦

3、或余弦分布规律），无功率传输m表示沿x轴（从0到a）出现的半周期数（半个纯驻波）的数目n表示沿y轴（从0到b）出现的半周期数（半个纯驻波）的数目(2)场结构为了能更形象和直观地了解场的分布图，可利用电力线和磁力线描绘大小：用力线的疏密程度表示场的强弱方向：用力线上某点的切线方向表示该点处场的方向二、波型及场结构——（一）TM波型从三个不同的平面看场的分布二、波型及场结构——（一）TM波型——(2)场结构(a)TM11模xz----磁力线用红色虚线表示，——电力线用蓝色实线表示(c)其他TMmn模TMmn相当于是由m×n个TM11小块组成的

4、场模。图1TM11模场结构图图2TM21模场结构图二、波型及场结构（一）TE波型(1)场分量的表示式由边界条件确定待定常数，得Hz稳态简谐振荡源激励下，矩形波导内TE波型电场和磁场复矢量各分量沿各坐标轴(x,y,z)的分布规律为：二、波型及场结构——（一）TE波型——(1)场分量的表示式a)总的电场和磁场：b)每组m,n值对应一种波型，记为TEmn(或Hmn)最低次的波型为TE10(a>b)或TE01(a

5、半个纯驻波）的数目n表示沿y轴（从0到b）出现的半周期数（半个纯驻波）的数目当a>b时，TE10模的截止波长大于TE01模，且大于TM11模TE10模是矩形波导中的主波型二、波型及场结构——（一）TE波型——(1)场分量的表示式二、波型及场结构——（一）TE波型(2)场结构(a)TE10波型场分布可看成是TE10绕波导轴旋转90度(b)TE01波型场分布作业：