矩形波导中电磁波截止波长得计算 周与伟 物理与电子信息工程学院 07 物理学 07234030[摘要]:本文从麦克斯韦方程组出发,从理论上推导了电磁场遵循得波动方程与时谐电磁波遵循得波动方程;根据边值关系从理论上求出了时谐电磁波在矩形波导中得解,并对矩形波导管中传播得电磁波波解进行了讨论;计算了不同尺寸得矩形波导管得截止波长,截止波长大多属于厘米量级,说明波导管只适用于传播微波。[关键词]:矩形波导 电磁波 截止波长1 绪言波导就是一种用来约束或引导电磁波传输得装置,矩形波导就是指横截面就是矩形得波导,一般就是中空得金属管。也有其她形式得波导装置,如介质棒或由导电材料与介质材料组成得混合构件[1]。因此,在广义得定义下,波导不仅就是指矩形中空金属管,同时也包括其她波导形式如矩形介质波导等,还包括双导线、同轴线、带状线、微带与镜像线、单根表面波传输线等。根据波导横截面得形状不同还有其她形状波导,如圆波导等。尽管已存在很多不同波导形式,且新得形式还不断出现,但直到目前,在实际应用中矩形波导就是一种最主要得波导形式。由于无线信号传输媒介,具有传输频带宽、传输损耗小、可靠性高、抗干扰能力强等特点,因此波导技术在电子技术领域运用非常广泛,主要用于铁氧体结环形器,窄壁缝隙天线阵[2],速调管矩形波导窗,高精度矩形弯铜波导管加工讨论【3】等器件设备得制造生产,以及在地铁信号系统中得应用都很广泛。为了加深对波导传输特性得理解,本文从麦克斯韦方程组出发,推导了电磁场遵循得波动方程与时谐电磁波遵循得波动方程;根据边值关系从理论上求出了时谐电磁波在矩形波导中得解,并对矩形波导管中传播得电磁波波解进行了讨论;计算了不同尺寸得矩形波导管得截止波长,发现其截止波长都在厘米量级,说明波导管只适用于传播微波。2 电磁波基本原理2、1 建立麦克斯韦方程组得历史背景麦克斯韦首先从论述力线着手,初步建立起电与磁之间得基本关系。1855 年,她发表了第一篇电磁学论文《论法拉第得力线》。在这篇论文中,用数学语言表述了法拉第得电紧张态与力线概念,引进感生电场概念,推导出了感生电场与变化磁场之间得关系。1862 年她发表了第二篇论文《论物理力线》,不但进一步进展了法拉第得思想,扩充到磁场变化产生电场,而且得到了新得结果:电场变化产生磁场。因此预言了电磁波得存在,并且证明了这种波得速度等于光速,揭示了光得电磁本质。1864 年她得第三篇论文《纯磁场得动力学理论》,这篇文章包括了麦克斯韦电磁...
