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1、第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波1第1頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波導(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置矩形波導(dǎo)圓波導(dǎo)平行雙線同軸線v均均勻勻?qū)?dǎo)波波裝裝置置：在在垂垂直直于于導(dǎo)導(dǎo)波波傳傳播播的的方方向向的的橫橫截截面面上上，導(dǎo)導(dǎo)波裝置具有相同的截面形狀和截面面積。波裝置具有相同

2、的截面形狀和截面面積。2第2頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波1.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。3第3頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波2.波導(dǎo)管波導(dǎo)管 波導(dǎo)是用金屬管制作的導(dǎo)波波導(dǎo)是用金屬管制作的導(dǎo)波系統(tǒng)，電磁波在管內(nèi)傳播，損耗很系統(tǒng)，電磁波在管

3、內(nèi)傳播，損耗很小，主要用于小，主要用于 3GHz 30GHz 的的頻率范圍。頻率范圍。矩形波導(dǎo)矩形波導(dǎo)圓波導(dǎo)圓波導(dǎo)4第4頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波 本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容：v導(dǎo)行電磁波的一般特性導(dǎo)行電磁波的一般特性v矩形波導(dǎo)中電磁波的特性矩形波導(dǎo)中電磁波的特性v諧振腔諧振腔分析方法：分析方法：導(dǎo)導(dǎo)行行波波是是在在有有限限區(qū)區(qū)域域內(nèi)內(nèi)傳傳播播的的電電磁磁波波，因因此此場場量量必必須須滿滿足足波動方程，同時還必須滿足一定的邊界條件。波動方程，同時還必須滿足一定的邊界條件。本本章章通通過過求求解解特特定定邊邊界界條條件件下下的的波波動動方方程程，得得到

4、到導(dǎo)導(dǎo)波波場的解，從中可以分析得出在各種導(dǎo)波裝置中波的性質(zhì)。場的解，從中可以分析得出在各種導(dǎo)波裝置中波的性質(zhì)。5第5頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波 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 矩形波導(dǎo)矩形波導(dǎo) 圓柱形波導(dǎo)圓柱形波導(dǎo) 同軸波導(dǎo)同軸波導(dǎo) 諧振腔諧振腔 傳輸線傳輸線6第6頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波7.1 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

5、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 均為實常均為實常數(shù)。數(shù)。波導(dǎo)內(nèi)無源，即波導(dǎo)內(nèi)無源，即 0，J 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：7第7頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波1、場矢量、場矢量 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 橫向分量橫向分量 縱向分量縱向分量場分量：場分量：其中：其中：8

6、第8頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波一、導(dǎo)行電磁波的縱向場量表達式一、導(dǎo)行電磁波的縱向場量表達式9第9頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波10第10頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波11第11頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波q如果如果 Ez=0，Hz=0，E、H 完全在橫截面內(nèi)，這種波被稱為橫電磁波，完全在橫截面內(nèi)，這種波被稱為橫電磁波，簡記為簡記為 TEM 波，這種波型不能用縱向場法求解；波，這種波型不能用縱向場法求解；q如果如果 Ez 0，Hz=

7、0，傳播方向只有電場分量，磁場在橫截面內(nèi)，稱為，傳播方向只有電場分量，磁場在橫截面內(nèi)，稱為橫磁波，簡稱為橫磁波，簡稱為 TM 波或波或 E 波；波；q如果如果 Ez=0，Hz 0，傳播方向只有磁場分量，電場在橫截面內(nèi)，稱，傳播方向只有磁場分量，電場在橫截面內(nèi)，稱為橫電波，簡稱為為橫電波，簡稱為 TE 波或波或 H 波。波。導(dǎo)波的分類導(dǎo)波的分類Transverse ElectroMagnetic(TEM)12第12頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波根據(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 橫向場方程橫向場方程 縱向場方程縱向場方程

8、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。程。2.場方程場方程由于由于13第13頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波1 1、當(dāng)、當(dāng)Ez=0,Hz=0Ez=0,Hz=0時時(橫電磁波，橫電磁波，TEMTEM波波)（由式（由式7.1.5a-d得）得）當(dāng)當(dāng)Ez=0,Hz=0Ez=0,Hz=0時，由場量的時，由場量的縱向場表達式縱向場表達式可知，要想可知，要想Ex、Ey、Hx、Hy有非零解，則有有非零解，則有7.1.1 TEM波，波，TM波和波和TE波波 14第14頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁

9、波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波 TEMTEM波的波阻抗與媒質(zhì)本征阻抗相等。波的波阻抗與媒質(zhì)本征阻抗相等。(Ez=0,Hz=0)說明：說明：TEMTEM波只能存在與多導(dǎo)體導(dǎo)波裝置內(nèi)波只能存在與多導(dǎo)體導(dǎo)波裝置內(nèi)(如傳輸線如傳輸線,同同軸線軸線)，TE,TMTE,TM波可存在于金屬空心波導(dǎo)內(nèi)。波可存在于金屬空心波導(dǎo)內(nèi)。15第15頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波2 2、當(dāng)、當(dāng)Hz=0,EzHz=0,Ez 0 0時時(橫磁波，橫磁波，TMTM波波)16第16頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波如果 Ez=0，Hz 0，傳播

10、方向只有磁場分量，電場在橫截面內(nèi)，稱為橫電波，簡稱為 TE 波或 H 波。當(dāng) kcmn b l 時，矩形諧振腔的諧振頻率平行雙導(dǎo)線是最簡單的TEM波傳輸線，隨著工作頻率的升高，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。（a）矩形腔 （b）圓柱腔 （c）同軸腔長。2 矩形波導(dǎo)中波的傳播特性波導(dǎo)是用金屬管制作的導(dǎo)波系統(tǒng)，電磁波在管內(nèi)傳播，損耗很小，主要用于 3GHz 30GHz 的頻率范圍。不同的模式有不同的截止波數(shù)kcmn；3 3、當(dāng)、當(dāng)Ez=0,HzEz=0,Hz 0 0時時(橫電波，橫電波，TETE波波)場量間關(guān)系：場量間關(guān)系：17第17頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁

11、波電磁場與電磁波電磁場與電磁波7.2 矩形波導(dǎo)矩形波導(dǎo) 7.2.1 7.2.1 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xyzOba1.1.矩形波導(dǎo)中矩形波導(dǎo)中矩形波導(dǎo)中矩形波導(dǎo)中TM TM 波的場分布波的場分布波的場分布波的場分布方程方程 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（為什么為什么）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

12、變量法可求解此偏微分方程的邊值問題。18第18頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波設(shè)設(shè) Ez 具有分離變量形式，即具有分離變量形式，即 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):故故截止波數(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)。19第19頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波所以所以TM波的場分布波的場分布20第20頁，共47頁。第

13、7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波對于對于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2.2.矩形波導(dǎo)中的矩形波導(dǎo)中的矩形波導(dǎo)中的矩形波導(dǎo)中的TETE波的場分布波的場分布波的場分布波的場分布方程方程其解為其解為xyzOba邊界條件邊界條件21第21頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波所以所以TE波的場分布波的場分布22第22頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波3.矩形波導(dǎo)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

14、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 模或模或 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簡并；這種情況稱為模式的簡并；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；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。2

15、3第23頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波7.2.2 7.2.2 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)中波的傳播特性矩形波導(dǎo)中波的傳播特性 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：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 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

16、。純虛數(shù)純虛數(shù)24第24頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波截止頻率截止頻率：截止波長截止波長：定義定義由由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。25第25頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波波導(dǎo)波長波導(dǎo)波長相位常數(shù)相位常數(shù)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。當(dāng)當(dāng) kcmn k 時，時

17、，傳播參數(shù)傳播參數(shù)26第26頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波波阻抗波阻抗 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 播相應(yīng)的播相應(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)中不能傳播時，矩形波導(dǎo)中不能傳播相相 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。27第27頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波28第28頁，共47頁。第7章

18、 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波29第29頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波 例例7.2.2 在尺寸為在尺寸為 的矩形波導(dǎo)的矩形波導(dǎo)中，傳輸中，傳輸TE10 模，工作頻率模，工作頻率10GHz。（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？還能傳輸什么模）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？式？（3）若波導(dǎo)的窄邊尺寸增大一倍，上述參數(shù)如何變化？還能傳輸什么模）若波導(dǎo)的窄邊尺寸增大一倍，上述參數(shù)如何變化？還能傳輸什么模式？式？解解：（：（1）截止波

19、長）截止波長30第30頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波（2）當(dāng)）當(dāng) 時時此時此時 故此時能傳輸?shù)哪Ｊ綖楣蚀藭r能傳輸?shù)哪Ｊ綖橛捎诠ぷ鞑ㄩL由于工作波長31第31頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波（3）當(dāng)）當(dāng) 時時此時此時 故此時能傳輸?shù)哪Ｊ綖楣蚀藭r能傳輸?shù)哪Ｊ綖橛捎诠ぷ鞑ㄩL由于工作波長32第32頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波7.2.3 7.2.3 矩形波導(dǎo)中的主模矩形波導(dǎo)中的主模矩形波導(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 TE10 模（

20、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33第33頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波對于主模對于主模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)34第34頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波對于主模對于主模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35第35頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁

21、波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波在矩形波導(dǎo)中，TEmn 波和TMmn 波的場矢量均可表示為可以獲得單方向極化波，這正是某些情況下所要求的。TMmn 模，其m 和n不能為0，即不存在TMm0 模和TM0n 模。場分布導(dǎo)出諧振腔的場分布以及相應(yīng)參數(shù)。1 導(dǎo)行電磁波概論如果 Ez=0，Hz=0，E、H 完全在橫截面內(nèi)，這種波被稱為橫電磁波，簡記為 TEM 波，這種波型不能用縱向場法求解；諧振腔的主要參量：諧振頻率和品質(zhì)因素。TE10 模波段最寬。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)；TE10 模的截止波長與 b 邊尺寸無關(guān)，所以可盡量減小 b 的尺對于TM 波，Hz=0，波導(dǎo)內(nèi)的

22、電磁場由Ez 確定2 矩形波導(dǎo)中波的傳播特性可以獲得單方向極化波，這正是某些情況下所要求的。若a 2b，TE20 模為第一個高次模由于2a 是矩形波導(dǎo)中能出現(xiàn)的最長截止波長，因此，當(dāng)工作主模的場結(jié)構(gòu)主模的場結(jié)構(gòu)36第36頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波 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37第37頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波 研研究究管管壁壁電電流流的的實實際際意意義義：研研究究實實際際波波導(dǎo)導(dǎo)的的損損耗耗、測測量量傳傳播播特特性性，現(xiàn)現(xiàn)在合適的開槽位置等。在合適的開槽位置等。38第38頁

23、，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波2.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 高堆積起來形成高堆積起來形成各模式的各模式的 截止波長分布圖截止波長分布圖（簡并模（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)：39第39頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波

24、導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波 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，就只能傳輸就只能傳輸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“單模傳輸單模傳輸”，因此該區(qū)，因此該區(qū)稱為稱為“單模區(qū)單模區(qū)”。在使用波導(dǎo)傳輸能量時，通常要求工作在單模狀態(tài)。在使用波導(dǎo)傳輸能量時，通常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：40第40頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電

25、磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波 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?？梢垣@得單方向極化波，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

26、 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。不能太小。單模傳輸條件單模傳輸條件41第41頁，共47頁。第7章 導(dǎo)行電磁波導(dǎo)行電磁波電磁場與電磁波電磁場與電磁波 解解解解：（：（：（：（1 1）對于）對于）對于）對于b b a a 2 b l 時，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率;最低諧振頻率：最低諧振頻率：a l b 時，得到諧振頻率得到諧振頻率 特點特點：47第47頁，共47頁。