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第七章 导行电磁波 北航2系电磁场课件.docx
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第七章 导行电磁波
§7.1 导行电磁波及其导行系统
1 导行电磁波就是在导行系统(统称传输线,有时指波导)中传输的电磁波,简称导波。
2 在一个实际射频、微波系统里,传输线是最基本的构成,它不仅起连接信号作用,而且传
输线本身也可以成为某些元件,如电容、电感、变压器、谐振电路、滤波器、天线等等。
3 传输线的主要指标:1)损耗。损耗来源于导体、介质、辐射、模式转换;2)色散和单模
工作频带宽度。取决于传输线的结构;3)制造成本。取决于是否可以集成。
4 几种典型微波传输线,结构演化、特点。1)双线;2)同轴线;3)波导;4)微带线;5)
介质波导与光纤;6)空间。
§7.2 导波的一般分析方法
1 导波的一般分析方法:先求出场纵向分量,然后由场纵向分量导出其余的场横向分量。
2 导波场横向分量与场纵向分量关系:
Step1:设导波的传播方向(纵向)为 z 方向,传播无衰减,传输线横截面保持不变,则有
�
�
�
�
�
�
�
�
(1)
E E ( x, y )e
jk
H H ( x, y )e
jk
z
z
z
z
0
0
式中 是导波沿传播方向(z 方向)的传播常数,有
k
z
(2)
k
2
k
2
k
2
k
2
k
2
k
2
2
x
y
z
T
z
把(1)式代入直角坐标系中的波动方程,简化后可得
�
�
�
�
2
E k E 0
2
(3)
T
T
�
�
�
�
2
H k H 0
2
T
T
Step2:将(1)式代入 Maxwell 方程组的两个旋度方程,直角坐标系中展开后可得场横向分
量与场纵向分量关系:
E
�
�
z
k
E
H
�
j
z
z
x
k
y
x
k
2
T
z
�
E
�
H
k
�
E
j
z
z
z
y
x
y
k
2
T
k
z
(4)
�
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H
k
E
�
H
j
z
z
z
y
x
x
k
2
T
k
z
�
E
�
H
k
�
H
j
z
z
z
y
k
2
T
k
x
y
z
在圆柱坐标系里也能导出类似的关系式。
3 由场纵向分量导出场横向分量方法的好处:1)简化计算:六个分量的求解简化为两个分
量的求解。场纵向分量相当于位函数。2)便于波型分类
4 导波波型的分类:
1
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