电磁场与电磁彼 第7章导行电磁波 第7章导行电磁波
电磁场与电磁波 第7章 导行电磁波 1
电磁场与电磁波 第7章导行电滋波 2 导行电磁波 被限制在某一特定区域内传播的电磁波 导波系统一 引导电磁波从一处定向传输到另一处的装置 常用的导波系统的分类： TEM传输线、金属波导管、表面波导
电磁场与电磁波 第7章 导行电磁波 2 导行电磁波—— 被限制在某一特定区域内传播的电磁波 常用的导波系统的分类 ： TEM传输线、金属波导管、表面波导。 导波系统 —— 引导电磁波从一处定向传输到另一处的装置
电破场与审诚彼 第7章导行电磁波 1.TEM波传输线 平行线 同轴波导 平行双导线是最简单的TEM波传输线，随着工作频率的升高， 其辐射损耗急剧增加，故双导线仅用于米波和分米波的低频段。 同轴线没有电磁辐射，工作频带很宽。 网>I
电磁场与电磁波 第7章 导行电磁波 3 1. TEM波传输线 平行双导线是最简单的TEM波传输线，随着工作频率的升高， 其辐射损耗急剧增加，故双导线仅用于米波和分米波的低频段。 同轴线没有电磁辐射，工作频带很宽
由磁场与电磁波 第7章导行电滋波 4 2.波导管 矩形波导 圆波导 波导是用金属管制作的导 波系统，电磁波在管内传播， 损耗很小，主要用于3GHz~ 30GHz的频率范围
电磁场与电磁波 第7章 导行电磁波 4 2. 波导管 波导是用金属管制作的导 波系统，电磁波在管内传播， 损耗很小，主要用于 3GHz ～ 30GHz 的频率范围。 矩形波导 圆波导
电磁场与电磁狓 第7章导行电磁波 本章内容 7.1 导行电磁波概论 7.2 矩形波导 7.3 圆柱形波导 7.4 同轴波导 7.5 谐振腔 7.6传输线 >
电磁场与电磁波 第7章 导行电磁波 5 本章内容 7.1 导行电磁波概论 7.2 矩形波导 7.3 圆柱形波导 7.4 同轴波导 7.5 谐振腔 7.6 传输线
电磁场与电磁波 第7章导行电滋波 6 7.1导行电磁波概论 分析均匀波导系统时， 做如下假定： 大波导是无限长的规则直波 导，其横截面形状可以任 意，但沿轴向处处相同， 沿：轴方向放置。 大波导内壁是理想导体，即σ=0。 大波导内填充均匀、线性、各向同性无耗媒质，其参数&、4和” 均为实常数。 ★波导内无源，即p=0,J=0。 ★波导内的电磁场为时谐场。波沿+z方向传播
电磁场与电磁波 第7章 导行电磁波 6 7.1 导行电磁波概论 ★ 波导是无限长的规则直波 导，其横截面形状可以任 意，但沿轴向处处相同， 沿z 轴方向放置。 ★ 波导内壁是理想导体，即 = 。 ★ 波导内填充均匀、线性、各向同性无耗媒质，其参数 、 和 均为实常数。 ★ 波导内无源，即 ＝0，J ＝0。 ★ 波导内的电磁场为时谐场。波沿 + z 方向传播。 分析均匀波导系统时， 做如下假定：
第7章导行电磁波 1、场矢量 对于均匀波导，导波的电磁场矢量为 E(x,y,2)=E(x,y)e H(x,y,)=H(x,y)e 场分量： E,(x,y,z)=E(x,y)e-r H(x,y,=)=H,(x,y)e E(x,y,=)=E,(x,y)e H(x,y,=)=H,(x,y)e E.(x,y,z)=E.(x,y)e H.(x,y,z)=H.(x,y)e 其中： E(x,y,八E,(x,y,人H(x,y,人H,(x,y,)一横向分量 E(x,y,2入H(x,y,)—纵向分量
电磁场与电磁波 第7章 导行电磁波 7 1、场矢量 ( , , ) ( , )e ( , , ) ( , )e z z x y z x y x y z x y − − E E H H = = ( , , ) ( , )e ( , , ) ( , )e ( , , ) ( , )e z x x z y y z z z E x y z E x y E x y z E x y E x y z E x y − − − = = = E (x, y,z) E (x, y,z) H (x, y,z) H (x, y,z) x 、 y 、 x 、 y 对于均匀波导，导波的电磁场矢量为 ( , , ) ( , )e ( , , ) ( , )e ( , , ) ( , )e z x x z y y z z z H x y z H x y H x y z H x y H x y z H x y − − − = = = —— 横向分量 E (x, y,z) H (x, y,z) z 、 z —— 纵向分量 场分量： 其中：
电磁场与电磁波 第7章导行电滋波 8 ☐横向场分量与纵向场分量的关系 直角坐标系中展开 8y +yEy =-jouH OE. Vx E=-jouH +yE.=jol,→ H 108 8x 19 Bx OE =-jouH. 直角坐标系中展开 OH+yH,=josE. V×i=joE +yH,=-joeE户 8x 04 OHs=j@sE. k=y2+k2
电磁场与电磁波 第7章 导行电磁波 8 = − E H j = H E j j j j z y x z x y y x z E E H y E E H x E E H x y + = − + = − = − j j j z y x z x y y x z H H E y H H E x H H E x y + = + = − − = 2 c 2 c 2 c 2 c 1 (j ) 1 (j ) 1 ( j ) 1 ( j ) z z x z z y z z x z z y E H H k y x E H H k x y E H E k x y E H E k y x = − − = + − = + − = − 直角坐标系中展开 直角坐标系中展开 2 2 2 c k k = + 横向场分量与纵向场分量的关系
电磁场与电磁彼 第7章导行电磁波 口导波的分类 口如果E=0,H=0,E、H完全在横截面内，这种波被称为 横电磁波，简记为TEM波，这种波型不能用纵向场法求解； ▣如果E≠0，H=0,传播方向只有电场分量，磁场在横截面 内，称为横磁波，简称为TM波或E波； 口如果E=0,H≠0，传播方向只有磁场分量，电场在横截面 内，称为横电波，简称为T卫波或H波。 网>I
电磁场与电磁波 第7章 导行电磁波 9 ❑ 如果 Ez= 0， Hz= 0，E、H 完全在横截面内，这种波被称为 横电磁波，简记为 TEM 波，这种波型不能用纵向场法求解； ❑ 如果 Ez 0， Hz= 0 ，传播方向只有电场分量，磁场在横截面 内，称为横磁波，简称为 TM 波或 E 波； ❑ 如果 Ez= 0， Hz 0 ，传播方向只有磁场分量，电场在横截面 内，称为横电波，简称为 TE 波或 H 波。 导波的分类
电磁场与电磁波 第7章导行电滋波 10 2.场方程 根据亥姆霍兹方程 72E+k2E=0,V2i+k2五=0 故场分量满足的方程 VE,+k2E=0,V2H.+k2H=0） 一横向场方程 VE,+k2E,=0,VH,+k2H,=0 VE.+k2E=0,VH.+k2H.=0 —纵向场方程 电磁场的横向分量可用两个纵向分量表示，只需要考虑纵向 场方程。 02 +k)E(x,y)=0 E.(x,y,=)=E(x,y)e-r= Ox 由于 H.(x,y,z)=H:(x,y)e +k)H(x,y)=0 Ox
电磁场与电磁波 第7章 导行电磁波 10 0 0 2 2 2 2 E + E = H + H = 根据亥姆霍兹方程 k ， k 故场分量满足的方程 0 0 2 2 2 2 E z + k E z = ， H z + k H z = —— 横向场方程 —— 纵向场方程 电磁场的横向分量可用两个纵向分量表示，只需要考虑纵向 场方程。 2. 场方程 由于 z z z z z z H x y z H x y E x y z E x y − − = = ( , , ) ( , )e ( , , ) ( , )e 2 2 2 2 2 c 2 2 2 2 2 c ( ) ( , ) 0 ( ) ( , ) 0 z z k E x y x y k H x y x y + + = + + = 0 0 0 0 2 2 2 2 2 2 2 2 + = + = + = + = y y y y x x x x E k E H k H E k E H k H ，