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《微波技術基礎各類導波的特性》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、1.波阻抗的定義？TEM波波阻抗表達式？2.矢量波動方程(也叫?)的形式？3.導波傳播的條件？4.色散波與非色散波的區(qū)別？在自由空間中，沒有邊界條件需要滿足。而TEM波是滿足Maxwell方程的，也就是說，TEM波是Maxwell方程的一個解，因此TEM可以在自由空間中存在。至于說怎樣可以產(chǎn)生TEM波，實際上是不容易的。無限大平板電容器是可以產(chǎn)生TEM波。但“無限大”實際上無法實現(xiàn)，近似上說才可以。由TEM波場在橫平面的分布與靜態(tài)場相同這一點，可判斷具體的導波系統(tǒng)能否傳輸TEM波，例如空心金屬柱面（單導體）波導，因其橫截面內無法建立起
2、靜態(tài)場（導體表面上存在異性電荷時不可能有靜止狀態(tài)）。所以空心（單導體）波導中不存在TEM波，而同軸線則可建立起靜態(tài)場，故可存在TEM波。由此推得TEM波只能存在于多導體構成的導波系統(tǒng)中。提問:試定性解釋為什么空心金屬波導中不能傳輸TEM波？解釋一：因為TEM波是指電場和磁場分量均在于傳輸線橫截面內的一種波，即TEM波沿波的傳播方向沒有電場和磁場分量。因此，假若波導管內可存在TEM波，則閉合的磁力線應完全在橫截面內。由麥克斯韋方程可知，沿閉合磁力線的線積分應等于回線所交鏈的軸向電流，在空心波導中無內導體，因而無軸向傳導電流，只可能存在有
3、位移電流，但軸向位移電流的存在表明沿軸向應有交變電場存在()，而這與TEM波的定義相矛盾。故波導管中不可能存在TEM波。記一下傳TEM播波時，kc=ez=hz=0，，位函數(shù)Φ滿足拉普拉斯方程。位函數(shù)Φ和靜電場中的電位一樣，適合波導橫截面上坐標的二維標量拉普拉斯方程，因而，在這種特殊情形下，波導橫截面上場的分布就和靜電場的分布一樣[Φ＝常數(shù)的面代表一系列的等位面，波導內壁代表在邊界上的等位面]。如果我們研究的波導是一個空金屬管，那么在波導內壁這個等位面內，電場是不能存在的－這是靜電場問題中一個熟知的現(xiàn)象，但是，如果在金屬管中還有另一導體
4、存在，那么，因為有了兩個電位不等的導電面，所以在導電面之間可能存在著電位梯度或電場。因而，對應于(kc=0)的波只能在多導線傳輸系統(tǒng)中存在，而不能在空心金屬管中存在。解釋二：記一下對于可傳播TEM波的導波系統(tǒng)，為獲取導波的傳輸特性，分析思路和具體方法是什么？答：求解滿足邊界條件的拉普拉斯方程。求出后，利用邊界條件求出Φ中的系數(shù)，再記一下1.3.3TE、TM波的特性分析場分量TE波的場分量將，代入橫-縱場的關系式有：TE波的場分量,與傳播方向互相垂直,并按成右手螺旋關系。波阻抗TM波場分量采用與TE波完全類似的分析方法，可得TM波的場分
5、量關系式和表達為：傳播特性截止特性TE波、TM波存在截止頻率fc或截止波長λc。它們分別為速度、色散TE波和TM波的相速為其中在空氣填充的導波系統(tǒng)中TE波、TM波的相速大于光速c;TE波、TM波的相速不代表能量或信號的傳播，它是波前或波的形狀沿導波系統(tǒng)的縱向所表現(xiàn)的速度。沒有違背了相對論原理TE波和TM波的相速為波長TE波、TM波的波導波長由定義可得：工作波長截止波長對于可傳播TE或TM波的金屬柱面波導，為獲取導波的傳輸特性，分析思路和具體方法是什么？答：采用縱向場法。首先(利用分離變量法)求解hz(TE波)或ez(TM波)所滿足的標
6、量波動方程：利用邊界條件，求出kc，利用橫場和縱場之間的關系式，進而可求出導波的其他所有參量。1.4導波的傳輸功率、能量及衰減1.4.1傳輸功率設導波系統(tǒng)的橫截面為S，則導波的傳輸功率為：TEM波TE、TM波存在縱向場的TE波和TM波，由于它們的橫向場可由縱向場表出，因此傳輸功率也可由縱向場來表示：1.4.2導波的能量單位長導波系統(tǒng)中傳播波的電能和磁能可由能量密度時均值積分求得。TEM波TE、TM波1.4.2導波的衰減屏蔽波導的衰減：1.歐姆損耗；2.介質損耗。當導波系統(tǒng)有損耗時，正向波的振幅隨z按的規(guī)律變化，傳輸功率則按的規(guī)律變化。
7、設在z=0處的傳輸功率為P0，則在z處的傳輸功率為：（單位長度損耗）單位：奈培（Np）和分貝（dB）傳播常數(shù)衰減常數(shù)相位常數(shù)無耗時α＝0導體損耗引起的衰減（簡稱導體衰減）計算導體衰減，其衰減常數(shù)以αc代表，這時假定介質是無耗的，導波衰減僅由導體損耗造成。若設n為導體表面的外法向單位矢量。τ代表導體表面切向單位矢量，S’代表導體表面，根據(jù)坡印廷定理，損耗功率等于導波進入導體內的復功率的實部。即式中為導體表面阻抗，。這里將進入導體壁內的波近似為均勻平面波，故波阻抗就等于導體表面阻抗。上式變?yōu)椋篢EM、TE、TM波的導體損耗介質損耗引起的衰
8、減（簡稱介質衰減）假定導體是理想的，導波的衰減僅由介質損耗造成。在這種情況下，因為導體邊界仍是理想的，所以介質有耗并不影響無耗場解的形式，只是將無耗解的介質常數(shù)由實數(shù)換成復數(shù):介質的損耗角正切方法1方法2將各類波的場量代
