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《導行電磁波性質(zhì)72 矩形波導ppt課件.ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第七章導行電磁波§7.1導行電磁波的基本性質(zhì)§7.2矩型波導§7.3傳輸線方程§7.4諧振腔研究前提§7.1導行電磁波的基本性質(zhì)所謂直行是指波導不彎折、無分支；所謂均勻是指在任何垂直于電磁波傳播方向的橫平面上，波導具有相同的截面形狀和截面面積?波導中的介質(zhì)各向同性、線性、均勻，在整個長度上保持一致；?研究區(qū)域遠離信號源和接收設(shè)備，且不存在自由電荷和電流；?導體理想、介質(zhì)理想；?研究正弦場。?以理想波導，即直行均勻?qū)Рㄑb置為研究對象；7.1.1導行電磁波的分類★TEM波（橫電磁波）：在電磁波傳播方向上沒有電場和磁場分量，電場和磁場完全在垂直傳播方向的橫平面內(nèi)?！颰M波（橫磁
2、波）：在電磁波傳播方向上沒有磁場分量，磁場完全在垂直傳播方向的橫平面內(nèi)?！颰E波（橫電波）：在電磁波傳播方向上沒有電場分量，電場完全在垂直傳播方向的橫平面內(nèi)。7.1.2導行電磁波場量表達式設(shè)波沿x方向傳播，對于正弦電磁波相量形式所有的場量都是只與坐標y，z相關(guān)的相量形式，而與坐標x相關(guān)的公共因子已消去，用電場和磁場的x分量表示場量的其它分量，即有由此可見，整個問題歸結(jié)為如何求解電場和磁場的x分量。這種方法稱為縱向分量法。用電場和磁場的x分量表示場量的其它分量，即有正弦電磁波的波動方程為赫姆霍茲方程將?2在直角坐標系中進行分解：與傳播方向一致與傳播方向垂直赫姆霍茲方程可寫為
3、同理7.1.3橫電磁波（TEM）電磁場無傳播方向的分量，即由應(yīng)有相速波阻抗場量之間的關(guān)系與無源區(qū)域的靜態(tài)場所滿足的關(guān)系一致。由此可見，TEM波電場所滿足的微分方程也是同一裝置在靜態(tài)場所滿足的微分方程，如果它們的邊界條件相同，那么場結(jié)構(gòu)就會完全一樣。2維拉氏方程結(jié)論：任何能確立靜態(tài)場的均勻?qū)Рㄑb置，也能維持TEM波。例如同軸線系列，但空心金屬導波管內(nèi)不可能存在TEM波，7.1.4橫磁波（TM）傳播方向上不存在磁場分量，即Hx＝0，由電場縱向分量表示的各場量為：波阻抗場量之間的關(guān)系7.1.5橫電波（TE）傳播方向上不存在電場分量，即Ex＝0，由磁場縱向分量表示的各場量為：波阻
4、抗場量之間的關(guān)系例1波導中不能傳播TEM波。證明：?由于波導要傳輸電磁能量。也就是說，必須要有x向的坡印亭矢量，所以，它必須具有橫向的電場和磁場。?磁場必須是封閉成圈的，因而只有如圖a和b兩種可能。?根據(jù)Maxwell方程要求上面可能(a)明顯有Hz分量不滿足TEM波要求。而可能性(b)的小巢中間要末有傳導電流J，要末有E。情況(c)有中心導體——也即同軸線，它可以傳播TEM波，但不屬于這里討論的“空心”波導。情況(d)很明顯存在Ex分量，當然不是TEM波。(c)有中心導體(d)有中心電場由此歸納出：空心波導不存在TEM波。0TEMfcTE(或TM)fTE,TM有截止頻率
5、的高通特性值得指出：TEM波和TE(或TM)波的最大區(qū)別是TEM波的頻率可以0→∞，而TE(或TM)則是fc→∞，見圖所示?！?.2矩形波導在微波范圍，為了減少傳輸損耗和防止電磁波干擾，往往采用空心的金屬管做為傳輸電磁能量的導波裝置。這種空心金屬導波裝置通常稱作波導，電磁能量在波導管內(nèi)部被導引傳送。低頻傳輸線的能量主要封閉在導線內(nèi)部。隨著頻率的提高，能量開放在導線之間的空間(Space)。這是由封閉→開放的第一過程。隨著頻率的進一步提高，開放空間受干擾，影響太大。又開始再一次封閉起來，使能量在內(nèi)部傳輸。這是由開放→封閉的第二過程，但是這一次所封閉的不是導線內(nèi)部，而是空間內(nèi)
6、部。頻譜表頻段2音頻(VF)3極低頻(VLF)4低頻(LF)5中頻(MF)6高頻(HF)7甚高頻(VHF)8特高頻(UHF)9超高頻(SHF)10極高頻(EHF)11121314超長波(VLW)長波(LW)中波(MW)超短波(VSW)(米波)分米波厘米波毫米波3Hz30Hz300Hz3kHz30kHz300kHz3MHz30MHz300MHz3GHz30GHz300GHz3THz30THz300THz105km104km103km102km10km1km100m10m1m10cm1cm1mm100?10?1?（公里）（米）（厘米）（毫米）（微米）無線電電磁頻譜表短波(SW
7、)音頻雷達頻率微波頻率紅外視頻微波簡介把電磁波按波長(或頻率)劃分，大致把300MHz—300GHz，(對應(yīng)空氣中波長λ是1m—1mm)這一頻段的電磁波稱之為微波?？v觀“左鄰右舍”它處于超短波和紅外光波之間。超短波紅外線Microwave微波與超短波、短波相比較，大大擴展了通信通道，開辟了微波通信與衛(wèi)星通信微波與光波段比較，光通過雨霧衰減很大，特別是霧天蘭光、紫光幾乎看不見，這正采用紅光作警戒的原因。而微波波段穿透力強。信息傳輸?shù)乃俣仍絹碓礁?，?秒鐘內(nèi)傳輸個數(shù)據(jù)，非微波莫屬。微波特點1.類似于光波的特性波長很短，直線傳播?？?/p>
