微波技术与天线第2版 孙绪保微波技术与天线 孙绪保2.1-2.3.ppt

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1、第2章波导传输线2.1引言微波传输线从其结构上大致可分三类第一类为双导体结构的传输线第二类为单导体结构的传输线第三类为介质传输线本章，首先从“场”理论分析出发，求解规则波导在特定边界条件下电磁波所满足的波动方程，得到电磁场的时空变化规律，并分析电磁波沿线的传播特性。第2章波导传输线2.2规则波导中的电磁波将场量进行时空分离，问题处理起来将变得更为方便，如对于电场电磁场的空间变化部分，满足波动方程第2章波导传输线将E(x,y,z)分离为横向分布函数和纵向分布函数E(x,y)解为横向分量和纵向分量之和纵向传输函数的表达式2.2.1第2章波导传输线将以上两式代入方程第2章波导传输线整理得第二式的

2、通解为无反射波得无耗传输若考虑时间因子则得到导行波的通解为第2章波导传输线同理得对于方程令对于横向分布函数得同理当相移常数第2章波导传输线时，此时波导系统不能传播能量，也称为截止，此时，故将称为截止波数。截止波长截止频率第2章波导传输线直角坐标系中，场的横向分布函数为将以上两式代入式可得纵向分量满足的标量波动方程第2章波导传输线利用麦克斯韦方程获得各分量的表达式第2章波导传输线得第2章波导传输线圆柱坐标系第2章波导传输线2.2.2传输特性(1)相移常数工作波数截止波数(2)相速群速度第2章波导传输线(3)波导波长(4)波阻抗某个波型的横向电场和横向磁场之比称为波阻抗，表达式为(5)传输功率

3、2.2.3导行波分类第2章波导传输线横电磁波（TEM波）波的特征：和TEM波在真空（或空气）中自由传输的波阻抗否则电磁场的横向分量全为零，系统不会传输任何波。第2章波导传输线在均匀介质中自由传输的波阻抗(2)当时，和不能同时为零,横电波（TE波）横电波特征：即电场是横向的，而磁场有纵向分量，简称TE波。它满足的边界条件第2章波导传输线横电波的场分量横电波的波阻抗第2章波导传输线横磁波（TM波）横磁波特征：即磁场是横向的，而电场有纵向分量，简称TM波。它满足的边界条件横磁波的场分量第2章波导传输线横磁波的波阻抗2.3矩形波导图2-1矩形波导第2章波导传输线2.3.1矩形波导中的场矩形波导中只

4、能传输TE波和TM（1）TE波横电波利用直角坐标系第2章波导传输线分离变量法得其中的通解为利用TE波的边界条件第2章波导传输线可导出其它四个场分量最后，将上式乘以因子可得到TE波的时空状态的解第2章波导传输线一组m,n，对应一种TE波型或模式，称为（或）模m,n不能同时为零，最低次模是模，不存在模。（2）TM波第2章波导传输线TM波:不同的m，n，对应不同的模，称为（或）模，由上式看出，m,n一个也不能为零最低次模第2章波导传输线2.3.2矩形波导中的传输特性截止波数与截止波长矩形波导模和模的截止波数均为截止波数相移常数工作波长第2章波导传输线当工作波长小于某个模的截止波长时,也即该模可在

5、波导中传输，被称为传导模；当工作波长大于某个模的截止波长时，，该模在波导中不能传输，被称为截止模。(2)主模与单模传播设2b

6、于是可见，该波导仅仅传播TE10波第2章波导传输线(3)主模TE10波的场分布将m=1,n=0,得TE10波的场分量