电磁波的在规则波导中的传播

讨论电磁波的在规则波导中的传播特性，就是确定在给定的边界条件下，满足麦克斯韦方 程组的解，这个解的不同形式就表示不同的波型，这个解随时空的变化规律，便是电磁波 在波导中传播规律。本节讨论在任意截面波导中的波动方程的求解方法以及电磁波在波导 中传播的一般特性。 一、麦克斯韦方程组及边界条件 1.一般边界条件 2.理想导体表面的边界条件 二、规则波导中电磁场的求解方法 1.直接求解法 在给定边界条件下求解上述波动方程，便可得波导中电磁场的解。 2.赫兹矢量位法 (1)赫兹电矢量位 引入赫兹电矢量位 (2)赫兹磁矢量位 引入赫兹磁矢量位 3.纵向分量法 先求解满足标量波动方程的z方向分量(纵向分量)；然后，由各分量间的关系求出其他分量 (横向分量) 三、导行波波型的分类 波型也称模式，它指的是能够单独在波导传输线中存在的电磁场结构的型式。 1.横电磁波:即没有纵向电场又没有纵向磁场分量，即 和 的波，并以 TEM 表示。TEM 波只能存在于多导体传输线中，而不能存在于空心波导中。 2.横电波:凡是磁场矢量既有横向分量又有纵向分量，而电场矢量只有横向分量，即 的波称为磁波或横电波，通常表示为 H 波或 TE 波。 3.横磁波:凡其电场矢量除有横向分量外还有纵向分量，而磁场矢量只有横向分量，即 的波称为电波或横磁波，通常表示为 E 波或 TM 波。 §2.2 导行波的传输特性 各种不同横截面的波导系统传输导行波时，尽管横向场分布彼此各异，但它们有着共同的 纵向传输特性。导行波的传输特性包括六个方面： 截止波长、波导波长、相速群速和色散、波阻抗、传输功率以及导行波的衰减 一、截止波长 在 即 的情况下，称为传输状态。 在 即 的情况下，这是传输系统的截止状态。 就是介于传输状态和截止状态之间的临界状态。 临界频率或截止频率： 临界波长或截止波长： 截止波数： 二、波导波长 波导中的波长称为波导波长，并记为 为真空中的波长。 对于 TEM 波， 三、相速、群速和色散 1、相速度——波导中传输的波的等相位面沿轴向移动的速度。 TE、TM 波的相速度公式为 对于 TEM 波, 则 2、群速度 群速度是一群具有相近的ω和β的波群在传输过程中的“共同”速度，或者说波包的速度。 TE 波和TM 波的群速度为 对于TEM 波, 则 3、色散特性 TE 波和TM 波的相速和群速都随波长而变，即是频率的函数，这种现象称为“色散”。 TE 波和TM 波统称为“色散波”...