電磁場與電磁波 第七章 導(dǎo)行電磁波

1、第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版1 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版2導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波 被限制在某一特定區(qū)域內(nèi)傳播的電磁波被限制在某一特定區(qū)域內(nèi)傳播的電磁波 常用的導(dǎo)波系統(tǒng)的分類常用的導(dǎo)波系統(tǒng)的分類 ： TEM傳輸線、金屬波導(dǎo)管、表面波導(dǎo)。傳輸線、金屬波導(dǎo)管、表面波導(dǎo)。導(dǎo)波系統(tǒng)導(dǎo)波系統(tǒng) 引導(dǎo)電磁波從一處定向傳

2、輸?shù)搅硪惶幍难b置引導(dǎo)電磁波從一處定向傳輸?shù)搅硪惶幍难b置 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版3 導(dǎo)波系統(tǒng)中電磁波的傳輸問題屬于電磁場邊值問題，即導(dǎo)波系統(tǒng)中電磁波的傳輸問題屬于電磁場邊值問題，即在給定邊界條件下解電磁波動方程，這時我們可以得到導(dǎo)波在給定邊界條件下解電磁波動方程，這時我們可以得到導(dǎo)波系統(tǒng)中的電磁場分布和電磁波的傳播特性。在這一章中，將系統(tǒng)中的電磁場分布和電磁波的傳播特性。在這一章中，將用該方法討論矩形波導(dǎo)、圓波導(dǎo)和同軸線中的

3、電磁波傳播問用該方法討論矩形波導(dǎo)、圓波導(dǎo)和同軸線中的電磁波傳播問題以及諧振腔中的場分布及相關(guān)參數(shù)。題以及諧振腔中的場分布及相關(guān)參數(shù)。 當(dāng)邊界比較復(fù)雜時，用這種方法得到解析解就很困難。當(dāng)邊界比較復(fù)雜時，用這種方法得到解析解就很困難。如果是雙導(dǎo)體導(dǎo)波系統(tǒng)且傳播的電磁波頻率不高，就可以引如果是雙導(dǎo)體導(dǎo)波系統(tǒng)且傳播的電磁波頻率不高，就可以引入分布參數(shù)，用入分布參數(shù)，用“電路電路”中的電壓和電流等效前面波導(dǎo)中的中的電壓和電流等效前面波導(dǎo)中的電場和磁場，這種方法稱為電場和磁場，這種方法稱為“等效傳輸線法等效傳輸線法”。數(shù)學(xué)分析數(shù)學(xué)分析+ +物理意義物理意義=實際應(yīng)用實際應(yīng)用 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與

4、光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版41. TEM波傳輸線波傳輸線 平行雙導(dǎo)線是最簡單的平行雙導(dǎo)線是最簡單的TEM波傳輸線，隨著工作頻率的升高，波傳輸線，隨著工作頻率的升高，其輻射損耗急劇增加，故雙導(dǎo)線僅用于米波和分米波的低頻段。其輻射損耗急劇增加，故雙導(dǎo)線僅用于米波和分米波的低頻段。 同軸線沒有電磁輻射，工作頻帶很寬。同軸線沒有電磁輻射，工作頻帶很寬。 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等

5、教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版52. 波導(dǎo)管波導(dǎo)管 波導(dǎo)是用金屬管制作的導(dǎo)波導(dǎo)是用金屬管制作的導(dǎo)波系統(tǒng)，電磁波在管內(nèi)傳播，波系統(tǒng)，電磁波在管內(nèi)傳播，損耗很小，主要用于損耗很小，主要用于 3GHz 30GHz 的頻率范圍。的頻率范圍。矩形波導(dǎo)矩形波導(dǎo)圓波導(dǎo)圓波導(dǎo) 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版6 本章內(nèi)容本章內(nèi)容 7.1 導(dǎo)行電磁波概論導(dǎo)行電磁波概論 7.2 矩形波導(dǎo)矩形波導(dǎo) 7

6、.3 圓柱形波導(dǎo)圓柱形波導(dǎo) 7.4 同軸波導(dǎo)同軸波導(dǎo) 7.5 諧振腔諧振腔 7.6 傳輸線傳輸線 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版77.1 導(dǎo)行電磁波概論導(dǎo)行電磁波概論 波導(dǎo)是無限長的規(guī)則直波波導(dǎo)是無限長的規(guī)則直波 導(dǎo)，其橫截面形狀可以任導(dǎo)，其橫截面形狀可以任 意，但沿軸向處處相同，意，但沿軸向處處相同， 沿沿z 軸方向放置。軸方向放置。 波導(dǎo)內(nèi)壁是理想導(dǎo)體，即波導(dǎo)內(nèi)壁是理想導(dǎo)體，即 = = 。 波導(dǎo)內(nèi)填充均勻、線性、各向同性無耗媒

7、質(zhì)，其參數(shù)波導(dǎo)內(nèi)填充均勻、線性、各向同性無耗媒質(zhì)，其參數(shù) 、 和和 均為實常數(shù)。均為實常數(shù)。 波導(dǎo)內(nèi)波導(dǎo)內(nèi)無源無源，即，即 0 0，J J 0 0。 波導(dǎo)內(nèi)的電磁場為時諧場。波沿波導(dǎo)內(nèi)的電磁場為時諧場。波沿 + + z 方向傳播。方向傳播。分析均勻波導(dǎo)系統(tǒng)時，分析均勻波導(dǎo)系統(tǒng)時，做如下假定：做如下假定： 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版81、場矢量、場矢量( , , )( , )e( , , )( , )ezzx y zx yx y

8、 zx yEEHH( , , )( , )e( , , )( , )e( , , )( , )ezxxzyyzzzEx y zEx yEx y zEx yE x y zE x y),(),(),(),(zyxHzyxHzyxEzyxEyxyx、 對于均勻波導(dǎo)，導(dǎo)波的電磁場矢量為對于均勻波導(dǎo)，導(dǎo)波的電磁場矢量為( , , )( , )e( , , )( , )e( , , )( , )ezxxzyyzzzHx y zHx yHx y zHx yHx y zHx y 橫向分量橫向分量),(),(zyxHzyxEzz、 縱向分量縱向分量場分量：場分量：其中：其中： 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電

9、工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版9j EHjHEjjjzyxzxyyxzEEHyEEHxEEHxy jjjzyxzxyyxzHHEyHHExHHExy 2c2c2c2c1(j)1(j)1(j)1(j)zzxzzyzzxzzyEHHkyxEHHkxyEHEkxyEHEkyx直角坐標(biāo)系中展開直角坐標(biāo)系中展開直角坐標(biāo)系中展開直角坐標(biāo)系中展開222ckk 橫向場分量與縱向場分量的關(guān)系橫向場分量與縱向場分量的關(guān)系 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波

10、電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版10( j)(1)j(2)zyxzyxEjEjHyHEHxjjzyxzxyEEHyHHEx 2zzxxEHjHHyx22zzxEHjkHyx221zzxEHHjyxk(1)+(2)得得推導(dǎo)過程推導(dǎo)過程22k 消去消去Ey 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版11可知，波導(dǎo)中的橫向場分量可由縱向場分量確定。

11、可知，波導(dǎo)中的橫向場分量可由縱向場分量確定。根據(jù)縱向場根據(jù)縱向場 Ez和和Hz 的存在與否，對波導(dǎo)中傳播的電磁的存在與否，對波導(dǎo)中傳播的電磁波進行如下分類。波進行如下分類。 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版12q 如果如果 E Ez= 0= 0， H Hz= 0= 0，E E、H H 完全在橫截面內(nèi)，這種波被稱為完全在橫截面內(nèi)，這種波被稱為橫電磁波，簡記為橫電磁波，簡記為 TEM TEM 波，這種波型不能用縱向場法求解；波，這種波型

12、不能用縱向場法求解；q 如果如果 E Ez 0 0， H Hz= 0 = 0 ，傳播方向只有電場分量，磁場在橫截，傳播方向只有電場分量，磁場在橫截面內(nèi)，稱為橫磁波，簡稱為面內(nèi)，稱為橫磁波，簡稱為 TM TM 波或波或 E E 波；波；q 如果如果 E Ez= 0= 0， H Hz 0 0 ，傳播方向只有磁場分量，電場在橫，傳播方向只有磁場分量，電場在橫截面內(nèi)，稱為橫電波，簡稱為截面內(nèi)，稱為橫電波，簡稱為 TE TE 波或波或 H H 波。波。 導(dǎo)波的分類導(dǎo)波的分類 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育

13、出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版13002222HHEEkk，根據(jù)亥姆霍茲方程根據(jù)亥姆霍茲方程故場分量滿足的方程故場分量滿足的方程002222zzzzHkHEkE， 橫向場方程橫向場方程 縱向場方程縱向場方程 電磁場的橫向分量可用兩個縱向分量表示，只需要考慮縱向電磁場的橫向分量可用兩個縱向分量表示，只需要考慮縱向場方程。場方程。2. 場方程場方程由于由于zzzzzzyxHzyxHyxEzyxEe ),(),(e ),(),(222c22222c22()( , )0()( , )0zzkEx yxykHx yxy000022222222yyyyxxxxHkHEk

14、EHkHEkE， 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版14TEM波波 對于對于TEM波，因為波，因為 和和 ，所以，除非，所以，除非 ，否則由式（）到（），否則由式（）到（）只能得到只能得到0解。因此，對于解。因此，對于TEM波有波有從而可得到波導(dǎo)中的從而可得到波導(dǎo)中的TEM波的傳播特性：波的傳播特性： 傳播常數(shù)傳播常數(shù) 相速度相速度0zE 0zH 2220ckk220TEMkTEMjkj 1pv 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程

15、學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版15波阻抗波阻抗電場與磁場的關(guān)系電場與磁場的關(guān)系 從以上的分析可知，導(dǎo)波系統(tǒng)中的從以上的分析可知，導(dǎo)波系統(tǒng)中的TEM波的傳播特波的傳播特性與無界空間中的均勻平面波的傳播特性相同。性與無界空間中的均勻平面波的傳播特性相同。xTEMyEZHj1zTEMZHeE 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版

16、社 出版出版16 TM波和波和TE波波1、橫磁波（、橫磁波（ TM波）波） 在傳播方向上沒有磁場分量，即在傳播方向上沒有磁場分量，即 。故。故由式（）到（）得到由式（）到（）得到TM波的縱向場波的縱向場分量和橫向場分量關(guān)系分量和橫向場分量關(guān)系0zH 2222zxczyczxczycEjHkyEjHkxEEkxEEky 2c2c2c2c1(j)1(j)1(j)1(j)zzxzzyzzxzzyEHHkyxEHHkxyEHEkxyEHEkyx0zH 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高

17、等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版17同樣，可以定義同樣，可以定義TM波的波阻抗，并由式（）波的波阻抗，并由式（）到（）得到（）得TM波電場和磁場的關(guān)系為波電場和磁場的關(guān)系為xTMyEZHj1zTMZHeE 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版182222zxczyczxczycHHkxHHkyHjEkyHjEkx 2、橫電波（、橫電波（ TE波）波）在傳播方向上沒有電場分量，即在傳播方向上沒有電場分量，即 Ez=0 。故。故

18、由式（）到（）得到由式（）到（）得到TE波的縱向場波的縱向場分量和橫向場分量關(guān)系分量和橫向場分量關(guān)系2c2c2c2c1(j)1(j)1(j)1(j)zzxzzyzzxzzyEHHkyxEHHkxyEHEkxyEHEkyx0zE 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版19TE波的波阻抗波的波阻抗TE 波電場與磁場的關(guān)系為波電場與磁場的關(guān)系為對于對于TM波和波和TE波，因為波，因為 或或 ，所以，所以 ，因此，因此TM波和波和TE波的傳播波的

19、傳播常數(shù)常數(shù)xTEyEjZHTEzZE =eH0zE 0zH 2220ckk22ckk 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版20 式中式中 稱為截止波數(shù)，其值由波導(dǎo)的形狀、稱為截止波數(shù)，其值由波導(dǎo)的形狀、大小和傳播的波型決定。而傳播常數(shù)大小和傳播的波型決定。而傳播常數(shù) 的值決的值決定了定了TM波和波和TE波的傳播特性。波的傳播特性。 金屬空芯波導(dǎo)內(nèi)可以存在金屬空芯波導(dǎo)內(nèi)可以存在TM波和波和TE波，它們波，它們的傳播特性由傳播常數(shù)的傳播特

20、性由傳播常數(shù) 的取值范圍確定，的取值范圍確定， 的的取值范圍由截止波數(shù)取值范圍由截止波數(shù) 決定。不同形狀、不同大決定。不同形狀、不同大小的波導(dǎo)其截止波數(shù)小的波導(dǎo)其截止波數(shù) 的表示不同，而同一個波的表示不同，而同一個波導(dǎo)中，如果傳播的波的類型不同，其截止波數(shù)導(dǎo)中，如果傳播的波的類型不同，其截止波數(shù)也不同，我們將在后面具體波導(dǎo)的分析中進一步也不同，我們將在后面具體波導(dǎo)的分析中進一步討論這個問題。討論這個問題。ckckckck 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像

21、出版社出版社 出版出版217.2 矩形波導(dǎo)矩形波導(dǎo) 本節(jié)內(nèi)容本節(jié)內(nèi)容 矩形波導(dǎo)中的場分布矩形波導(dǎo)中的場分布 矩形波導(dǎo)中波的傳播特性矩形波導(dǎo)中波的傳播特性 矩形波導(dǎo)中的主模矩形波導(dǎo)中的主模 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版22矩形波導(dǎo)中的場分布矩形波導(dǎo)中的場分布對于對于TM 波，波，Hz = 0，波導(dǎo)內(nèi)的電磁場由，波導(dǎo)內(nèi)的電磁場由Ez 確定確定邊界條件邊界條件0|0|0|0|00byzyzaxzxzEEEExyzOba1. 矩形波導(dǎo)中

22、矩形波導(dǎo)中TM 波的場分布波的場分布222c22()( , )0zkE x yxy方程方程 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：如圖：如圖 所示，所示，a 寬邊尺寸、寬邊尺寸、 b 窄邊尺寸窄邊尺寸 特點特點：可以傳播：可以傳播TM 波和波和TE波，不能傳播波，不能傳播TEM波波 利用分離變量法可求解此偏微分方程的邊值問題。利用分離變量法可求解此偏微分方程的邊值問題。 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版23設(shè)設(shè) Ez 具有分離變量形式，即具有分離變量形式，即

23、)()(),(ygxfyxEz代入到偏微分方程和邊界條件中，得到兩個常微分方程的固有值代入到偏微分方程和邊界條件中，得到兩個常微分方程的固有值問題，即問題，即 0)(, 0)0(0)()(2affxfkxfx 0)(, 0)0(0)()(2bggygkygy222cxykkk( )sin()xmkamf xAxa( )sin()ynkbng yCyb12 3,m ， ，12 3,n ， ，兩個固有值問題的解為一系列分離的固有值和固有函數(shù)兩個固有值問題的解為一系列分離的固有值和固有函數(shù):22222c()()mnxmynmnkkkab故故( , )( ) ( )sin()sin()zmmnE x

24、yf x g yExyab截止波數(shù)只與波導(dǎo)截止波數(shù)只與波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)的結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)。 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版24m22ccm22ccm22ccm22cc( , , )cos()sin()e( , , )sin()cos()ejj( , , )sin()cos()ejj( , , )cos(zzxzzyzzxzyEmmnE x y zExykxkaabEnmnEx y zExykykbabEnmnHx y zExykyk

25、babEmHx y zEkxka )sin()e( , , )0zzmnxyabHx y z所以所以TM波的場分布波的場分布m( , , )( , )esin()sin()ezzzzmnEx y zEx yExyab1 2 3,m ， ，1 2 3,n ， ， 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版25對于對于TE波，波，Ez= 0，波導(dǎo)內(nèi)的電磁場由波導(dǎo)內(nèi)的電磁場由Hz 確定確定2. 矩形波導(dǎo)中的矩形波導(dǎo)中的TE波的場分布波的場分布222

26、c22()( , )0zkHx yxy方程方程其解為其解為m( , )cos()cos()zmnHx yHxyab22c()()mnmnkab012 3,m ， ， ，012 3,n ， ， ，xyzOba0|0|0|0|00byzyzaxzxzyHyHxHxH邊界條件邊界條件 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版26m( , , )cos()cos()ezzmnHx y zHxyabm2cm2cm2cm2c( , , )sin()co

27、s()e( , , )cos()sin()ej( , , )cos()sin()ej( , , )sin()cos()e( , , )0zxzyzxzyzmmnHx y zHxykaabnmnHx y zHxykbabnmnE x y zHxykbabmmnEx y zHxykaabE x y z 012 3,m ， ， ，012 3,n ， ， ，所以所以TE波的場分布波的場分布 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版273. 矩形波導(dǎo)

28、中的矩形波導(dǎo)中的TM 波和波和TE波的特點波的特點 m 和和n 有不同的取值，對于有不同的取值，對于m 和和n 的每一種組合都有相應(yīng)的截的每一種組合都有相應(yīng)的截 止波數(shù)止波數(shù)kcmn 和場分布，即一種可能的模式，稱為和場分布，即一種可能的模式，稱為TMmn ?；蚰；?TEmn 模；模； 不同的模式有不同的截止波數(shù)不同的模式有不同的截止波數(shù)kcmn ； 由于對相同的由于對相同的m 和和n，TMmn 模和模和TEmn 模的截止波數(shù)模的截止波數(shù)kcmn 相相 同，同， 這種情況稱為模式的這種情況稱為模式的簡并簡并； 對于對于TEmn 模，其模，其m 和和n可以為可以為0，但不能同時為，但不能同時為0

29、；而對于；而對于 TMmn 模，模， 其其m 和和n不能為不能為0，即不存在，即不存在TMm0 模和模和TM0n 模。模。 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版28矩形波導(dǎo)中波的傳播特性矩形波導(dǎo)中波的傳播特性( , , )( , )e( , , )( , )emnmnzzmnmnmnmnx y zx yx y zx yEEHH 在矩形波導(dǎo)中，在矩形波導(dǎo)中，TEmn 波和波和TMmn 波的場矢量均可表示為波的場矢量均可表示為其中：其中：2

30、222ccmnmnmnkkk 矩形波導(dǎo)中的矩形波導(dǎo)中的TEmn 波和波和TMmn 波的傳播特性與電磁波的波數(shù)波的傳播特性與電磁波的波數(shù)k 和截止波數(shù)和截止波數(shù)kcmn 有關(guān)。有關(guān)。波阻抗波阻抗2TMc1 ()jjmnmnmnkZkkTE2cjj1 ()mnmnmnZkkkemnz 當(dāng)當(dāng) kcmn k 時，時，mn為實數(shù)，為實數(shù)， 為衰減因子為衰減因子 相應(yīng)模式的波不能在矩形波導(dǎo)中傳播。相應(yīng)模式的波不能在矩形波導(dǎo)中傳播。純虛數(shù)純虛數(shù) 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音

31、像電子音像出版社出版社 出版出版29截止頻率截止頻率：截止波長截止波長：22cc1()()22mnmnkmnfabc22cc221( )( )mnmnmnkfmanb定義定義cmnkk 由由22cc1()()mnmnkmnab截止角頻率截止角頻率： 相應(yīng)模式的波也不能在矩形波導(dǎo)中傳播。相應(yīng)模式的波也不能在矩形波導(dǎo)中傳播。 當(dāng)當(dāng) kcmn = k 時，時，mn= 0， 結(jié)論結(jié)論：在矩形波導(dǎo)中，：在矩形波導(dǎo)中，TE10模的截止頻率最低、截止波長最模的截止頻率最低、截止波長最 長。長。 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教

32、育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版30波導(dǎo)波長波導(dǎo)波長g2c2221 (/)mnmnkkff相位常數(shù)相位常數(shù)p2c1 (/)mnmnmnvkkff相速相速 相應(yīng)模式的波能在矩形波導(dǎo)中傳播。相應(yīng)模式的波能在矩形波導(dǎo)中傳播。22222cj()()jmnmnmnmnkkab 2222c22cc()()1 (/ )1 (/)1 ( /)mnmnmnmnmnkkkabkffk 當(dāng)當(dāng) kcmn k 時，時， 傳播參數(shù)傳播參數(shù) 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版

33、社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版31波阻抗波阻抗2TMc1 ()jmnmnmnmnkZffTE2cj1 ()mnmnmnmnZkff 結(jié)論結(jié)論： 當(dāng)工作頻率當(dāng)工作頻率 f 大于截止頻率大于截止頻率fcmn 時，矩形波導(dǎo)中可以傳時，矩形波導(dǎo)中可以傳 播相播相應(yīng)的應(yīng)的TEmn 模式和模式和TMmn 模式的電磁波；模式的電磁波； 當(dāng)工作頻率當(dāng)工作頻率 f 小小 于或等于截止頻率于或等于截止頻率fcmn時，矩形波導(dǎo)中不能時，矩形波導(dǎo)中不能傳播相傳播相 應(yīng)的應(yīng)的TEmn 模式和模式和TMmn 模式的電磁波。模式的電磁波。 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁

34、場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版32 例例7.2.1 在尺寸為在尺寸為 的矩形波導(dǎo)中，的矩形波導(dǎo)中，傳輸傳輸TE10 模，工作頻率模，工作頻率10GHz。22.86mm 10.16mma b （1）求截止波長、波導(dǎo)波長和波阻抗；求截止波長、波導(dǎo)波長和波阻抗； （2）若波導(dǎo)的寬邊尺寸增大一倍，上述參數(shù)如何變化？還能）若波導(dǎo)的寬邊尺寸增大一倍，上述參數(shù)如何變化？還能傳輸什么模式？傳輸什么模式？ （3）若波導(dǎo)的窄邊尺寸增大一倍，上述參數(shù)如何變化？還能）若波導(dǎo)的窄邊尺寸增大一倍，上述參數(shù)如何

35、變化？還能傳輸什么模式？傳輸什么模式？ 解解：（：（1）截止波長）截止波長c1022 22.8645.72 mma891030013 106.56 10 Hz2 22.26 102cfa 220g1022c103 103.97 10m1 ()1 (6.56 10)ff100TE2c10377499.30.7551 ()Zff 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版33（2）當(dāng)）當(dāng) 時時2222.8645.72 mmaa c10291.44

36、 mma99c1000116.56 103.28 10 Hz22fa 220g1022c103 103.176 10m1 ()1 (3.28 10)ff100TE2c10377399.20.8921 ()Zff此時此時 c2045.72 mmac30230.48 mm3a 故此時能傳輸?shù)哪Ｊ綖楣蚀藭r能傳輸?shù)哪Ｊ綖?02030TETETE、30 mm由于工作波長由于工作波長 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版34（3）當(dāng)）當(dāng) 時時22

37、10.1620.32 mmbb 此時此時 c01240.64 mmbc1122222230.4 mm111 22.861 20.32ab故此時能傳輸?shù)哪Ｊ綖楣蚀藭r能傳輸?shù)哪Ｊ綖?0011111TETETETM、30 mm由于工作波長由于工作波長c10245.72 mma9c100016.56 10 Hz2fa 20g102c103.97 10m1 ()ff100TE2c10499.31 ()Zff 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版3

38、5矩形波導(dǎo)中的主模矩形波導(dǎo)中的主模若若b a 2b ，TE20 模為第一個高次模模為第一個高次模c10kac1012fac102a2210/a TE10 模（主模）的傳播特性參數(shù)模（主模）的傳播特性參數(shù) 主模主模：截止頻率最低的模式：截止頻率最低的模式 高次模高次模：除主模以外的其余模式：除主模以外的其余模式 在矩形波導(dǎo)中（在矩形波導(dǎo)中（a b ）：主模為）：主模為TE10 模模 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版36jmjmjm(

39、, , )cos()e( , , )0( , , )jsin()e( , , )jsin()e( , , )0( , , )0zzxzyzxyzHx y zHxaEx y zaEx y zHxaaHx y zHxaHx y zEx y z 對于主模對于主模TE10 模，電磁場分量復(fù)數(shù)形式為模，電磁場分量復(fù)數(shù)形式為 主模的場結(jié)構(gòu)主模的場結(jié)構(gòu) 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版37mmm( , , , )cos()cos()( , , ,

40、 )sin()sin()( , , , )sin()sin()( , , , )0( , , , )0( , , , )0zyxyzxHx y z tHxtzaaEx y z tHxtzaaHx y z tHxtzaHx y z tE x y z tEx y z t 對于主模對于主模TE10 模，電磁場分量瞬時值形式為模，電磁場分量瞬時值形式為 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版38 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電

41、磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版39 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版40主模的場結(jié)構(gòu)主模的場結(jié)構(gòu)/223/2/223/2/223/2 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社

42、 出版出版41 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版42TE10模模TE10TE10模式的模式的H H表面場圖表面場圖TE10TE10模式的模式的E E表表面場面場 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版43自由空間中點源輻射的場自由空間中點源輻射的場 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)

43、與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版44TE10TE10模式的模式的H H內(nèi)場圖內(nèi)場圖 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版45 nm|()|cos()Sx ax axxxzzx ayJeHee He He Htz 0n00mm|cos()cos()sin()cos()SyyyxxzzyxzJeHee He

44、 Hxaxe HtzeHtzaa0n0m|()|cos()Sxx axxxzzxyJeHee He He Htz 主模的管壁電流主模的管壁電流TE10模的管壁電流模的管壁電流nmm|cos()cos()sin()cos()Sy by byxxzzy bxzJeHee He Hxaxe HtzeHtzaa 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版46 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子

45、科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版47研究管壁電流的實際意義：研究實際波導(dǎo)的損耗、測量和耦合。研究管壁電流的實際意義：研究實際波導(dǎo)的損耗、測量和耦合。 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版48情況情況1用儀器測量用儀器測量波導(dǎo)的傳播特性時，往往需要在波導(dǎo)壁上開槽，這些槽口應(yīng)波導(dǎo)的傳播特性時，往往需要在波導(dǎo)壁上開槽，這些槽口應(yīng)盡可能不破壞管壁電流，否則會引起波導(dǎo)內(nèi)電磁場

46、的改變，失去測量意盡可能不破壞管壁電流，否則會引起波導(dǎo)內(nèi)電磁場的改變，失去測量意義，因而這些槽口的位置應(yīng)開在不切斷管壁電流的地方。義，因而這些槽口的位置應(yīng)開在不切斷管壁電流的地方。根據(jù)以上對根據(jù)以上對 TE10TE10模管壁電流的分析，并結(jié)合圖，當(dāng)波導(dǎo)中傳播模管壁電流的分析，并結(jié)合圖，當(dāng)波導(dǎo)中傳播 TE10TE10模模時，在波導(dǎo)時，在波導(dǎo)寬寬邊壁中央（邊壁中央（x = a/2x = a/2）處）處縱向縱向開槽，將不會切斷管壁電流，開槽，將不會切斷管壁電流，如圖所示。如圖所示。 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出

47、版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版49情況情況2但在另一種情況下，若需從一個波導(dǎo)耦合出一定能量但在另一種情況下，若需從一個波導(dǎo)耦合出一定能量激勵激勵另一個波導(dǎo)時另一個波導(dǎo)時，或?qū)⒉▽?dǎo)開口作為，或?qū)⒉▽?dǎo)開口作為天線天線使用時，則應(yīng)該把槽開在最大限度切斷管壁電使用時，則應(yīng)該把槽開在最大限度切斷管壁電流的位置，如圖所示。流的位置，如圖所示。 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版50TE01模模TE波

48、的電場分布：波的電場分布：zmcyzmcxeybnxamHamkjzyxEeybnxamHbnkjzyxEcossin,sincos,220,sin,2zyxEeybHbkjzyxEyzmcxm = 0, n = 10,)sin(sin,2tzyxEztybHbktzyxEymcx瞬時值瞬時值表達(dá)式表達(dá)式 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版51TM11模模zmcyzmcxeybnxamEbnkzyxEeybnxamEamkzyxEco

49、ssin,sincos,22TM波的電場分布：波的電場分布：m = 1, n = 1zmcyzmcxeybxaEbkzyxEeybxaEakzyxEcossin,sincos,22zmzeybxaEzyxEsinsin, 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版52)sin(cossin,)sin(sincos,22ztybxaEbkzyxEztybxaEakzyxEmcymcx)cos(sinsin,ztybxaEzyxEmz瞬時值表達(dá)式

50、：瞬時值表達(dá)式： 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版532. 單模傳輸單模傳輸TE10TE20TE01TE11 ,TM11TE30TE12 , TM122b a2a 截止區(qū)截止區(qū)（）：）： 2a 單模區(qū)單模區(qū)（）：）： a 2a 多模區(qū)多模區(qū)（）：）： a 模式分布圖模式分布圖：按截止波長從長到短的順序，把所有模從低到：按截止波長從長到短的順序，把所有模從低到 高堆積起來形成各模式的高堆積起來形成各模式的 截止波長分布圖（簡并模截止波

51、長分布圖（簡并模 用一個矩形條表示）用一個矩形條表示）. 模式分布圖可按工作模式分布圖可按工作波長分為三個區(qū)：波長分為三個區(qū)： 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版54 在這一區(qū)域只有一個模出現(xiàn)，若工作波長在這一區(qū)域只有一個模出現(xiàn)，若工作波長 a 2a，就只能傳就只能傳輸輸TE10 模，其他模式都處于截止?fàn)顟B(tài)，這種情況稱為模，其他模式都處于截止?fàn)顟B(tài)，這種情況稱為“單模傳單模傳輸輸”，因此該區(qū)稱為，因此該區(qū)稱為“單模區(qū)單模區(qū)”。在使用波導(dǎo)

52、傳輸能量時，通常。在使用波導(dǎo)傳輸能量時，通常要求工作在單模狀態(tài)。要求工作在單模狀態(tài)。 若工作波長若工作波長 2a 時，電磁波就不能在波導(dǎo)中傳播，故稱為時，電磁波就不能在波導(dǎo)中傳播，故稱為“截止區(qū)截止區(qū)”。 截止區(qū)截止區(qū)： 單模區(qū)單模區(qū)： 多模區(qū)多模區(qū)： 說明說明： 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版55 由設(shè)計的波導(dǎo)尺寸實現(xiàn)單模傳輸。由設(shè)計的波導(dǎo)尺寸實現(xiàn)單模傳輸。 可以獲得單方向極化波，這正是某些情況下所要求的。可以獲得單方向極化波，

53、這正是某些情況下所要求的。 對于一定比值對于一定比值a/b，在給定工作頻率下，在給定工作頻率下TE10模具有最小的衰減。模具有最小的衰減。 TE10 模和模和TE20 模之間的距離大于其他高階模之間的距離，模之間的距離大于其他高階模之間的距離， TE10 模波段最寬。模波段最寬。 截止波長相同時，傳輸截止波長相同時，傳輸TE10 模模所要求的所要求的 a 邊尺寸最小。同時邊尺寸最小。同時 TE10 模的截止波長與模的截止波長與 b 邊尺寸無關(guān)，所以可盡量減小邊尺寸無關(guān)，所以可盡量減小 b 的尺的尺 寸以節(jié)省材料。但考慮波導(dǎo)的擊穿和衰減問題，寸以節(jié)省材料。但考慮波導(dǎo)的擊穿和衰減問題，b 不能太小

54、。不能太小。2aa(0.4 0.5)ba 單模傳輸條件單模傳輸條件/2a 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版56 解解：（：（1）對于）對于b a b l 時，110221112fab222()()()mnpmnpmnpkabl由由 諧振頻率與諧振腔的尺寸、填充介質(zhì)以及振蕩模式有關(guān)；諧振頻率與諧振腔的尺寸、填充介質(zhì)以及振蕩模式有關(guān)； 存在一系列離散的諧振頻率，不同的模式有不同的振蕩頻率存在一系列離散的諧振頻率，不同的模式有不同的振蕩頻

55、率; 最低諧振頻率：最低諧振頻率：101221112fala l b 時，2221()( )( )22mnpmnpmnpfabl得到諧振頻率得到諧振頻率 特點特點： 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版783. 諧振腔的品質(zhì)因素諧振腔的品質(zhì)因素 Q2TWQW設(shè)設(shè) PL 為諧振腔內(nèi)的時間平均功率損耗，則一個周期為諧振腔內(nèi)的時間平均功率損耗，則一個周期 內(nèi)諧內(nèi)諧振腔損耗的能量為振腔損耗的能量為2T2TLWP 諧振腔的品質(zhì)因素諧振腔的品質(zhì)因素

56、Q 定義為定義為 確定諧振腔在諧振頻率的確定諧振腔在諧振頻率的Q 值時，通常是假設(shè)其損耗足夠的值時，通常是假設(shè)其損耗足夠的小，可以用無損耗時的場分布進行計算。小，可以用無損耗時的場分布進行計算。一個周期內(nèi)損耗的能量一個周期內(nèi)損耗的能量儲存的能量儲存的能量LWQP 諧振腔可以儲存電場能量和磁場能量。在實際的諧振腔諧振腔可以儲存電場能量和磁場能量。在實際的諧振腔中，由于腔壁的電導(dǎo)率是有限的，它的表面電阻不為零，這樣中，由于腔壁的電導(dǎo)率是有限的，它的表面電阻不為零，這樣將導(dǎo)至能量的損耗。將導(dǎo)至能量的損耗。 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科

57、技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版797.6 傳輸線傳輸線 傳輸傳輸TEM波的雙導(dǎo)體傳輸線，例如平行雙線、同軸線等；波的雙導(dǎo)體傳輸線，例如平行雙線、同軸線等； 采用采用“路路”的分析方法，把傳輸線作為分布參數(shù)電路處理；的分析方法，把傳輸線作為分布參數(shù)電路處理； 由基爾霍夫定律導(dǎo)出傳輸線方程，進而討論波沿線的傳播由基爾霍夫定律導(dǎo)出傳輸線方程，進而討論波沿線的傳播 特性。特性。學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容 7.6.1 傳輸線方程及其解傳輸線方程及其解 7.6.2 傳輸線的特性參數(shù)傳輸線的特性參數(shù) 7.6.3 傳輸線工作參數(shù)傳輸線工作參數(shù) 7.

58、6.4 傳輸線的工作狀態(tài)傳輸線的工作狀態(tài) 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版801. 分布參數(shù)的概念分布參數(shù)的概念 分布參數(shù)電路是相對于集中參數(shù)電路而言的。當(dāng)傳輸線傳輸分布參數(shù)電路是相對于集中參數(shù)電路而言的。當(dāng)傳輸線傳輸高頻信號時會出現(xiàn)以下分布參數(shù)效應(yīng)高頻信號時會出現(xiàn)以下分布參數(shù)效應(yīng) ： 電流流過導(dǎo)線使導(dǎo)線發(fā)熱，表明導(dǎo)線本身有分布電阻；電流流過導(dǎo)線使導(dǎo)線發(fā)熱，表明導(dǎo)線本身有分布電阻； 雙導(dǎo)線之間絕緣不完善而出現(xiàn)漏電流，表明導(dǎo)線之間處處

59、雙導(dǎo)線之間絕緣不完善而出現(xiàn)漏電流，表明導(dǎo)線之間處處 有漏電導(dǎo)；有漏電導(dǎo)； 導(dǎo)線之間有電壓，導(dǎo)線間存在電場，表明導(dǎo)線之間有分導(dǎo)線之間有電壓，導(dǎo)線間存在電場，表明導(dǎo)線之間有分 布電容；布電容； 導(dǎo)線中通過電流時周圍出現(xiàn)磁場，表明導(dǎo)線上存在分布導(dǎo)線中通過電流時周圍出現(xiàn)磁場，表明導(dǎo)線上存在分布 電感。電感。7.6.1 傳輸線方程及其解傳輸線方程及其解 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像電子音像出版社出版社 出版出版81R1 單位長度的電阻單位長度的電阻 ( / m ) ；

60、L1 單位長度的電感單位長度的電感 ( H / m ) ；G1 單位長度的電導(dǎo)單位長度的電導(dǎo) ( S / m ) ；C1 單位長度的電容單位長度的電容 ( F / m ) 。以上參數(shù)都可以用穩(wěn)態(tài)場來進行定義和計算。以上參數(shù)都可以用穩(wěn)態(tài)場來進行定義和計算。 假設(shè)傳輸線的電路參數(shù)是沿線均勻分布的，這種傳輸線稱假設(shè)傳輸線的電路參數(shù)是沿線均勻分布的，這種傳輸線稱為均勻傳輸線，可用以下四個參數(shù)來描述：為均勻傳輸線，可用以下四個參數(shù)來描述： 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電子技術(shù)與光電工程學(xué)院第7章電磁場與電磁波電磁場與電磁波電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)編寫編寫高等教育出版社高等教育出版社 & 高等教育高等教育電子音像