微波技術(shù)基礎(chǔ)導(dǎo)波的分類及各類導(dǎo)波的特性

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1、1.k、γ、kc代表的物理意義及三者之間的關(guān)系。2.簡述金屬柱面波導(dǎo)中，導(dǎo)波的三種狀態(tài)？復(fù)習(xí)1.3導(dǎo)波的分類及各類導(dǎo)波的特性1.3.1導(dǎo)波的分類導(dǎo)波的類型是指滿足無限長勻直導(dǎo)波系統(tǒng)橫截面邊界條件，能獨立存在的導(dǎo)波形式。按導(dǎo)波有無縱向場分量可以分為兩大類：橫電磁波（TEM波）→Ez=Hz=0有縱向場分量的電磁波，這又細(xì)分為以下三種類型橫電波（TE波）或磁波(H波)→Ez=0，Hz≠0橫磁波（TM波）或電波（E波）→Ez≠0，Hz=0混合波（EH波或HE波）→Ez≠0，Hz≠01.無縱向場分量，即Ez=Hz=0的電磁波，這種波只有橫電磁場，故稱為橫電磁波(TEM波)，電、磁力線位于導(dǎo)

2、波系統(tǒng)的橫截面內(nèi)。橫電磁波只能存在于多導(dǎo)體導(dǎo)波系統(tǒng)中，如雙線、同軸線等這類導(dǎo)波系統(tǒng)中。自由空間波(TEM波)：Ex、Ey、Hx、Hy、Ez＝0、Hz＝02.有縱向場分量的電磁波，這種波又細(xì)分為以下三種類型。1).Ez=0，Hz≠0的波稱為橫電波(TE波)或磁波(H波)。其電力線全在導(dǎo)波系統(tǒng)的橫截面內(nèi)，磁力線為空間曲線。2).Ez≠0，Hz=0的波稱為橫磁波(TM波)或電波(E波)。其磁力線全在導(dǎo)波系統(tǒng)的橫截面內(nèi)，電力線為空間曲線。3).Ez≠0，Hz≠0的波稱為混合波(EH波或HE波)。這種波可視為TE波和TM波的線性疊加。TM111.Ez=0，Hz≠0的波稱為橫電波(TE波)或

3、磁波(H波)。2.Ez≠0，Hz=0的波稱為橫磁波(TM波)或電波(E波)。3.Ez≠0，Hz≠0的波稱為混合波(EH波或HE波)。前兩種波，TE波和TM波可以獨立存在于金屬柱面波導(dǎo)、圓柱介質(zhì)波導(dǎo)和無限寬的平板介質(zhì)波導(dǎo)中。后一種波(EH波或HE波)則存在于一般開波導(dǎo)和非均勻波導(dǎo)(如波導(dǎo)橫截面尺寸變化，波導(dǎo)填充的介質(zhì)不均勻等)中，這是由于單獨的TE波或TM波不能滿足復(fù)雜的邊界條件，必須二者線性疊加方能有合適的解之故。相速：是沒有受到任何調(diào)制的單頻穩(wěn)態(tài)正弦波的波前(等相位面)在傳播方向上推進(jìn)的速度＝ω/β。相對論：宇宙間任何物體的運動速度，任何信號或能量的傳播速度不可能超過光速。這種

4、“早就開始振蕩和傳播，并且持續(xù)不斷的”波，不載有任何信息。三TE波、TM波的特性分析群速：波包中心行進(jìn)的速度＝dω/dβ，代表能量或信號的傳播速度。相速是波包中某個單頻的相位移動速度。光在真空中，群速和相速相等，都等于c。記一下(1.63a)(1.63b)(2)群速群速即信號傳播速度，用vg表示。它是指ω略有不同的兩個或兩個以上的正弦平面波，在傳播中疊加所產(chǎn)生的拍頻傳播速度，即波群的傳播速度。之所以這樣定義它，是因為電磁波要傳送信號，必須對它進(jìn)行調(diào)制。信號的傳播速度應(yīng)當(dāng)是調(diào)制波中能反映信號的成分，例如調(diào)幅波波群(或波包)的傳播速度。由兩個頻率相差甚微，從而相位常數(shù)也相差甚微的等幅

5、波疊加而成的波。設(shè)三TE波、TM波的特性分析式中，。合成波為(1.64)可見合成場為一調(diào)幅波，振幅函數(shù)是一個慢變化的波，它疊加在高頻載波上形成合成波的幅度包絡(luò)線(或稱為合成波的波包)。合成波的變化規(guī)律如圖1.4所示。三TE波、TM波的特性分析圖1.4(1.65)(1.66)在的極限情況下，上式變?yōu)檎{(diào)幅波的信號是由波包內(nèi)的波群作為一個整體在傳播方向上運動來傳遞的，因此波包的傳播速度就代表了信號傳遞的速度。波包的傳播速度很容易用相位恒定條件求出，即對t求導(dǎo)數(shù)可得群速表示式(1.67)三TE波、TM波的特性分析雙負(fù)介質(zhì)(DNGmedia：Double-Negativemetamtate

6、rials)，負(fù)折射率介質(zhì)(NIMs：Negative-IndexMaterials；NRI：Negative-Refractive-Index)，左手介質(zhì)(LHM：Left-HandedMaterial)，后向波介質(zhì)(BWmedia：Backward-Wavemedia)，人工復(fù)合材料(CMM：CompositeMetamaterial)，孔金甌(KongJA)教授建議其中文名稱為“異向介質(zhì)”光子晶體(PC:PhotonicCrystals)手征介質(zhì)(Chiralmedia)1.1稱謂異向介質(zhì)介紹1金屬導(dǎo)線陣列和開路環(huán)諧振器2用Drude介質(zhì)模型或Lorentz介質(zhì)模型來等效3

7、傳輸線上加載串聯(lián)電容和并聯(lián)電感構(gòu)成的復(fù)合介質(zhì)實現(xiàn)方法實驗制得的左手材料結(jié)構(gòu)左手材料的研制被《科學(xué)》雜志評為2003年度全球十大科學(xué)進(jìn)展。1.2早期研究進(jìn)展及實現(xiàn)方法均勻排列的細(xì)金屬開路環(huán)諧振器基本結(jié)構(gòu)單個諧振環(huán)基本結(jié)構(gòu)1.金屬導(dǎo)線陣列和開路環(huán)諧振器圖2.3D.R.Smith制作出的微波波段的異向介質(zhì)對稱環(huán)結(jié)構(gòu)S型嵌套結(jié)構(gòu)各種結(jié)構(gòu)的開路環(huán)諧振器1.3實現(xiàn)方法均勻排列的細(xì)金屬1.金屬導(dǎo)線陣列和開路環(huán)諧振器金屬陣列的等效介電系數(shù)將遵循下面的形式：(2-1)式(2-1)中ε0為真空介電常