工程电磁场与电磁波基础教学课件作者张惠娟杨文荣李玲玲等编著颜危利主审第三章第7章课件.ppt

2.圆柱形谐振腔内的电磁场 (1)TE振荡模式的电磁场(2)TM振荡模式的电磁场(3) 圆柱形谐振腔中的场分布 2.圆柱形谐振腔内的电磁场 图7-17　矩形谐振腔内T模的场分布图 图7-18　圆柱形谐振腔 (2)TM振荡模式的电磁场 图7-19　圆柱形谐振腔场分布图 3.谐振腔的基本参量 (1)谐振频率ω0(f0)(2)品质因数Q0(1)当abl时，截止波长最长为(2)当alb时，截止波长最长为(3)当a=b=l时，上述3个模式的截止波长相等，为λ0=2a，故此时主模为TE011、TE101、TM110。习　题　7 (2)品质因数Q0 例7-5　一空气填充的矩形谐振腔，尺寸为a×b×l，在如下情况下确定谐振腔的主模：(1)abl；(2)alb；(3)a=l=b。解　在矩形谐振腔中，对于TEmnp模，m、n不能同时为零，而p不可以为零；对于TMmnp模，m、n均不能为零，而p可以为零，故谐振腔的较低模式有TE011、TE101、TM110。 第7章 7.1　TEM波、TE波、TM波7.2　均匀传输线方程及其正弦稳态分析7.3　波导中的电磁波7.4　波导中的传输功率7.5　谐振腔 第7章 图7-1　波导 7.1　TEM波、TE波、TM波 1)TEM波：Ez=0，Hz=0。2)TE波，也称为H波：Ez=0，Hz≠0。3)TM波，也称为E波：Ez≠0，Hz=0。1)在直角坐标系下，横向坐标(u,v)为(x,y)，则Δ=Δt+ez=ex+ey+ez，Δ2=++，则得出横向分量和纵向分量的关系式如下：2)在柱坐标系下，横向坐标(u,v)为(r,?)，则Δ=Δt+ez=er+e?+， 7.1　TEM波、TE波、TM波 图7-2　任意横截面形状的波导 7.2　均匀传输线方程及其正弦稳态分析 7.2.1　传输线方程7.2.2　正弦稳态下均匀传输线方程及其解7.2.3　无损耗均匀传输线及其阻抗匹配 7.2.2　正弦稳态下均匀传输线方程及其解 1) 已知终端电压U2和电流。此时，z=l，U(l)=U2，I(l)=I2，代入式(7-36)，可得2) 已知始端电压U1和电流。3) 已知电源电动势Eg、电源内阻Zg和负载阻抗ZL。 7.2.2　正弦稳态下均匀传输线方程及其解 图7-?4　传输线上电压和电流 7.2.3　无损耗均匀传输线及其阻抗匹配 (1)已知终端电压U2和电流I2(2)已知始端电压U1和电流I1(3)已知电源电动势Eg、电源内阻Zg和负载阻抗ZL(2)当传输线中信号频率为50Hz时，每厘米传输线引入的串联电抗和并联电纳分别为(3)当传输线中信号频率为500MHz时，相位常数为(4)当传输线终端接一50Ω的电阻时，ZL=50Ω，则传输线上反射系数的模值为1. λ/4阻抗变换器2.支节匹配器 例7-1　某一均匀无耗传输线的分布电感L=1.665nH/mm，分布电容C=0.666pF/mm，介质为空气。求：(1)该传输线的特性阻抗；(2)当传输线中信号频率为50Hz、500MHz时，计算每厘米的传输线引入的串联电抗和并联电纳；(3)若该传输线中的信号频率为500MHz，计算当终端开路时，距离终端3cm处的输入阻抗；(4)当传输线终端接一50Ω的电阻时，求传输线上反射系数的模值。解　(1)对于无耗传输线，其特性阻抗为Z0==1 581Ω。 1. λ/4阻抗变换器  2.支节匹配器 图7-?6　单支节匹配器 7.3　波导中的电磁波 7.3.1　矩形波导中的电磁波7.3.2　圆柱形波导中的电磁波 7.3.1　矩形波导中的电磁波 1. TE波2. TM波3.矩形波导中场结构分布及管壁电流 7.3.1　矩形波导中的电磁波 图7-7　矩形波导 2. TM波 例7-2　已知某一矩形波导中传输TM模式的电磁波，其纵向电场分量为解　根据Ez的表达式可知，kx=π/3rad/cm，ky=π/4rad/cm，ky=π/5rad/cm，则有(1)截止波长λc==4.8cm。(2)若此模式是TM32，则有 kx==π/3，ky==π/4，得到波导的尺寸为a=9cm，b=8cm。 3.矩形波导中场结构分布及管壁电流 图7-8　T模横向电场分布图 3.矩形波导中场结构分布及管壁电流 图7-9　T模横向磁场分布图 3.矩形波导中场结构分布及管壁电流 图7-10　T模完整场结构图 3.矩形波导中场结构分布及管壁电流 图7-11　T模管壁电流结构图 7.3.2　圆柱形波导中的电磁波 1. TE波2. TM波3.圆柱形波导中的主要波形及场分布 7.3.2　圆柱形波导中的电磁波 图7-12　圆柱形波导 2. TM波 表 7-1　圆柱形波导中TE波的截止波长 波　　型 波　　型 T 1．841 3．41