第三章規(guī)則波導和空腔諧振器02

3.2矩形波導——TE10模波導主模——TE10模的場結構xyzObaTE10模場表達式的瞬時形式復數形式瞬時形式以下研究t=0時，TE10模式場的分布情況3.2.1TE10模的場結構電場分布1、電場只有y分量，垂直與波導寬邊,平行與波導窄邊。2、電場沿波導寬邊呈正弦分布，中間最強，兩邊壁處為0xyzOba4、電場的模值沿y方向均勻不變3、電場沿縱向呈正弦分布紅色線條代表電力線3.2.1TE10模的場結構磁場分布1、磁場由x和z分量共同構成，平行與波導寬邊。2、磁力線閉合，呈現跑道形狀3、磁場的模值沿y方向均勻不變xyzOba4、沿縱向，Hx最弱的位置對應與電場Ey最弱的位置。Hz最弱的位置對于與Ey最強的位置。藍色線條代表磁力線TE10模式場的三維圖形波導波長3.2.2TE10模的傳輸特性定義為：相鄰兩同相位點之間的距離TE10模的傳輸特性3.2.2TE10模的傳輸特性相速度定義為：等相位面沿波導縱向移動的速度。其中：(,)注：為均勻平面波的波阻抗，對空氣介質，。3.2.2TE10模的傳輸特性波型阻抗定義為：波型中電場與磁場的橫向分量之比xyzOba3.2.3TE10模的壁電流分布TE10模的壁電流分布已知矩形波導內部磁場的分布波導壁上的電流分布例如，t=0時刻，對于x=0處的波導壁上3.2.3TE10模的壁電流分布2、寬壁上的壁電流呈輻射狀，即從中心向外發(fā)散或由外向中心匯聚；1、窄壁上的壁電流平行于y軸，且沿y軸均勻分布圖3-2-3波導壁上的縫隙3.2.3TE10模的壁電流分布研究壁電流分布的應用1、若為了測量和充氣，則應盡可能不割斷壁電流，如縫隙1、2。2、若為了形成縫隙天線，則應盡可能多割斷壁電流，如縫隙3、43.2.5TE10模的等效阻抗等效電壓和等效電流波導中兩點間的電壓不存在唯一性若取路徑AEDC，則AC兩點間的電壓為零；若取路徑ABC，則AC兩點間的電壓不為零。定義：TE10模的等效電壓為，對電場沿路徑ABC積分所得電壓等效電壓3.2.5TE10模的等效阻抗定義：TE10模的等效電流為，流過一個波導寬壁的縱向電流等效電流等效阻抗用等效阻抗取代長線中的特性阻抗后，可以將長線理論推廣應用到波導問題中，并稱之為廣義長線理論。3.2.6高次波型1、首先判斷是TE波還是TM波2、電場在x方向出現了2個最大點，在y方向均分布此為TE20波的場結構圖3.2.6高次波型1、首先判斷是TE波還是TM波2、電場在x方向均勻分布，在y方向出現1個最大點此為TE01波的場結構圖3.2.6高次波型通過研究場分布，可以設計抑制該波型的結構TE01波的電場消除TE01波金屬隔板

例題在尺寸為的矩形波導中，傳輸TE10模，工作頻率10GHz。

（1）求截止波長、波導波長；（2）若波導的寬邊尺寸增大一倍，上述參數如何變化？還能傳輸什么模式？

解：（1）截止波長（2）當時此時

故此時能傳輸的模式為由于工作波長

例題有一內充空氣、截面尺寸為的矩形波導，以主模工作在3GHz。若要求工作頻率至少高于主模截止頻率的20%和至少低于次高模截止頻率的20%。（1）給出尺寸a和b的設計。（2）根據設計的尺寸，計算在工作頻率時的相速、波導波長

解：（1）對于