15_矩形波导.pdf

· 电磁场与电磁波 · 章献民 Lesson 15 Electromagnetic Fields and Waves 矩形波导 章献民 zhangxm@zju.edu.cn 2014年5月3 日星期六 1 · 电磁场与电磁波 · 章献民 三种类型的波导  导引电磁波的结构称为波导，用来定向传播电磁波。  本章着重讨论三类波导 ： – 柱形金属波导，包括矩形波导与圆波导，同轴线不作重点讨论 ; – 微带线与耦合微带线； – 平板介质光波导与光纤。 2 · 电磁场与电磁波 · 章献民 波导 3 · 电磁场与电磁波 · 章献民 波导中波传播的基本过程与横向谐振原理  内部区域与外部区域：电磁波限制在内部区域传播。  电磁波限制在内部区域传播的基本过程：内部区域传播的电磁波倾斜投射到内外区 域的交界面发生全内反射，从而沿内部区域轴线曲折向前传播。  波限制在内部区域传播的必要条件：内外区域的交界面发生全内反射  波限制在内部区域传播的充分条件：内部区域波来回反射一次相移为2整倍数。  横向谐振原理：在波导横截面内，内部区域的场按驻波分布，场在横截面内发生谐 振。 4 · 电磁场与电磁波 · 章献民 波导的特征参数及色散特性的k 表示 z 描述波导的特征参数主要有： – 色散特性 – 特征阻抗 – 损耗（包括在色散特性中） – 场分布 色散特性表示波导纵向传播常数 k 与频率  的关系 z  常用–k 平面上的曲线表示 z  曲线上任一点与原点连线斜率 k 表示波导工作于该点所对应频率点的 z 相速v p 切线斜率 d / dk 则表示工作于该点所对应频率点的群速v z g 波导纵方向波长 z 2π/ kz 。 5 · 电磁场与电磁波 · 章献民 色散特性的其他表示方法 色散特性也可表示为 kz k0 2 与或λ关系， k 为自由空间波数。 0 定义kz k0 2 为有效介电常数 eff 表示波沿波导纵向z传播的速度与