矩形波導復習資料0604

1、第八章 矩形波導1. 波導中的傳播條件：f>fc或<c2. 矩形波導能傳輸TM波和TE波，不能傳輸TEM波。3. 矩形波導中：TEmn模：m和n皆可取0，但又不能同時為0TMmn模。顯然，m,n皆不可能為0，故最低階模為TM11其中：m表示電磁場沿波導寬邊a分布的半波數(shù)的個數(shù)，n表示電磁場沿波導窄邊b分布的半波數(shù)的個數(shù)。當m和n取非零值時，TMmn模和TEmn模具有相同的截止參數(shù)，這種現(xiàn)象稱為模式簡并，相應的模式稱為簡并模式。例如，TM21模和TE21模是簡并模式。4. 波長工作波長：定義：微波振蕩源所產生的電磁波的波長。 若填充空氣，則 若填充的介質，則波導波長g：在波導內，合成

2、波沿的等相位面在一個周期內所走過的路程定義為波導波長g。 截止波長c：電磁波處于能傳輸與不能傳輸?shù)呐R介狀態(tài)，此時對應的波長稱為截止波長，對應的頻率叫截止頻率,fc.(或定義為：導行波不能在波導中傳輸時所對應的最低頻率稱為截止頻率，該頻率確定的波長稱為截止波長。) 5.傳播速度若填充空氣，則 ，若填充的介質，則相速度vp：定義 或 群速度vg：群速度（能速）就是電磁波所攜帶的能量沿波導縱軸方向（z軸）的傳播速度。 6.色散現(xiàn)象：傳播速度與頻率有關的現(xiàn)象時延失真：波導傳輸頻帶內各不同頻率的信號傳輸時間不等，造成信號失真，這種失真稱為時延失真。7. 波阻抗：波導中某種波型的阻抗簡稱為波阻抗。定義為波

3、導橫截面上該波型的電場強度與磁場強度的比值。TM波的：TE波: 無界空間中的波阻抗: 空氣中： 介質中 ：8.什么是模式簡并？9. 場結構的定義：用電力線（實線）和磁力線（虛線）來表示場強空間變化規(guī)律的圖形。10.波導內的場結構圖必須遵守哪些規(guī)則？并畫出波導中橫截面的電場結構圖？波導內的場結構圖必須遵守下列規(guī)則:（1）波導壁上只有電場的法向分量和磁場的切向分量;（2）電力線和磁力線一定相互垂直，二者的方向和波的傳播方向一定滿足右手螺旋法則;（3）磁力線一定是閉合曲線; 11. 管壁電流：理想導體管壁上形成了表面電流。導體表面的電流密度：。TE10 模的管壁電流 作為波導測量線：（a圖）why?

4、作為輻射器：（b圖）why?12. 主模（最低階模）：截止波長最大的模式稱為主模矩形波導的主模：TE10模。圓波導的主模：TE11模同軸線的主模：TEM模13.矩形波導中單模傳輸條件是什么？14.矩形波導中進行單模傳輸，只能傳輸TE10模。原因在于：（1）當波導尺寸一定時，TE10模的截止波長最長，因此只要工作波長選擇合適，就可保證只傳輸TE10模。（2）當工作波長一定時，TE10模所需要的波導尺寸最小。（3）TE10波的截止波長與波導的b邊無關，可通過控制b邊來抑制其他型波，也可改變體積和功率容量（4）采用TE10波傳輸頻帶最寬（5）TE10波場結構簡單，便于激勵和耦合。15.極限傳輸功率（

5、功率容量）：在不發(fā)生擊穿的情況下所允許的最大傳輸功率。16.允許傳輸功率一般為行波功率容量的20%-30%.17.既保證單模傳輸，又得到最大傳輸功率，工作波長選在的范圍。18.波導的激勵在波導中產生導行波。波導的耦合從波導特定模式場中提取能量19. 3種激勵方法：電場激勵；磁場激勵；電流（窗口）激勵（1）電場激勵具體實現(xiàn)方法：將同軸線的內導體延伸一小段沿電場方向插入矩形波導內構成探針激勵，由于這種激勵類似于電偶極子的輻射，故稱電激勵。 （2）磁場激勵具體實現(xiàn)方法：將同軸線的內導體延伸一小段后彎成環(huán)形，將其端部焊在外導體上，然后插入波導中所需激勵模式的磁場最強處，由于這種激勵類似于磁偶極子輻射，

6、稱為磁激勵。 （3）電流激勵具體實現(xiàn)方法：在兩個波導的公共壁上開孔或縫，使一部分能量輻射到另一波導去，以此建立所要的傳輸模式。20 圓波導：波導截面為圓形的波導稱為圓波導圓波導中TMni模與TEni模（其中下標n=0,1,2,表示場沿半圓周方向的半波數(shù)的個數(shù);下標i=1,2,表示場沿半徑方向的半波數(shù)的個數(shù)）（i不能為0 ）所以，圓波導中不存在TEn0和TMn0圓波導中最常用的三個主要模式為TE11、TE01和TM01模。其中主模為： TE11模(c=3.41R) 要保證單模傳輸（只傳輸TE11模）則工作波長取值范圍：2.62 R <<3.41R21.同軸線：即可傳輸無色散的TEM波

7、，也可能存在有色散的TE和TM波。同軸線傳輸主模TEM模.同軸線主要適用于頻率為2500MHz以下的電磁波的傳輸。22. 同軸線尺寸選擇 （1）單模(TEM)傳輸：最小工作波長應滿足：（2）衰減常數(shù)最?。?。相應于同軸線特性阻抗為76.71歐（3）功率容量Pbr最大。相應于同軸線特性阻抗為30歐綜合上述尺寸選擇影響因素，通常采取折衷尺寸 。相應于同軸線特性阻抗為50歐歷年真題1.矩形波導只能傳輸_ _模和_ _模的電磁波。2.在傳播方向上有磁場分量，但沒有電場分量，這種模式的電磁波稱為_ 波，簡稱為_波。3.求解矩形波導中電磁波的各分量，是以_方程和波導壁理想導體表面上_所滿足的邊界條件為理論

8、依據(jù)的。4.波導中，TM 波的波阻抗 _；TE 波的波阻抗 _。5. 矩形波導可以工作在多模狀態(tài)，也可以工作在單模狀態(tài)，而單模的傳輸模式通常是_模，這時要求波導尺寸a、b 滿足關系_。6.矩形波導的尺寸為 ，填充空氣，工作模式為模，設頻率為f，此時的波阻抗的定義為_。計算公式為_。7.在矩形波導中，若 ，則波導中的主模是_ ；若 ，則波導中的主模是_。8.在導電媒質中，電磁波的相速隨頻率改變的現(xiàn)象稱為_，這樣的媒質又稱為_。2.106-4 矩形波導的橫截面尺寸為a=23mm，b=10mm，傳輸頻率為10GHz的TE10波，試求（1）截止波長C、波導波長g、相速vp和波阻抗ZTE。（2）能傳輸那

9、幾種模式？2、當工作頻率接近于截止頻阿率時會產生極大的衰減。所以取工作頻率下限是截止頻率的1.25倍，工作頻率范圍是4.8GHz7.2GHz，要滿足矩形波導的單模傳輸。求：1、矩形波導的尺寸？（a=2b） 2、若f=10GHz，在該波導中能否傳輸？為什么？若能傳輸，波導中可能有哪些波型？6-5 矩形波導的尺寸為a´b=23´10 mm2，工作中心頻率為fo=9375MHz，求單模工作的頻率范圍fminfmax及中心頻率所對應的波導波長g和相速vp? 6-6 下列二矩形波導具有相同的工作波長，試比較它們工作在TM11模式的截止頻率。(1) a´b=23´1

10、0 mm2 (2) a´b=16.5´16.5 mm26-12 用BJ-32波導作饋線：(1)工作波長為6cm時，波導中能傳輸哪些波型?(2)用測量線測得波導中傳輸TE10波時兩波節(jié)之間的距離為10.9cm，求g和。(3)波導中傳輸H10波時，設=10cm，求vp和g和c。答：BJ-32波導其工作頻率范圍為2.63.95GHz, ，何謂TEM波、TE波和TM波?矩形波導的波阻抗和自由空間波阻抗有什么關系?試設計=10cm的矩形波導，材料用紫銅，內充空氣，并且要求TE10波的工作頻率至少有30的安全因子，即0.7fc2 f 1.3fc1，此處fc1和fc2分別表示TE10波和

11、相鄰高階模式截止頻率。尺寸為a´b=23´10 mm2的矩形波導傳輸線，波長為2cm、3cm、5cm的信號能否在其中傳播?可能出現(xiàn)哪些傳輸波型?波導中不同的波型具有相同的截止波長的現(xiàn)象稱為波型簡并或模式簡并欲在圓波導中得到單模傳輸，應選擇哪一種波型?單模傳輸?shù)臈l件是什么?已知工作波長=5cm，要求單模傳輸，試確定圓波導的半徑，并指出是那種模式。1、矩形波導，填充空氣，設信號頻率。（1）求波導中可傳輸波的傳輸模式及最低傳輸模式的截止頻率、相位常數(shù)、波導波長、相速、波阻抗。（2）若填充的無耗介質，則時，波導中可傳輸波的傳輸模式。（3）對于的波導，若只傳輸TE10波，則重新確定波導尺寸或重新確定其單模傳輸頻帶。2、用BJ100型矩形波導（）傳輸TE01波，終端負載與波導不匹配，測得波導中相鄰兩個電場波節(jié)點之間的距離為19.88mm，求工作波長。3. 用BJ100型矩形波導（）填