规则波导和空腔谐振器.ppt

* 第八章 波 导 * 微波简介 * 导行电磁波的分类及其一般特性 * 矩形波导 * 介质波导 * 谐振腔 低、中频区（双导体） 中高频区（微带线） 高频区（金属波导） 图8.0.1 各种载波体 8.0 微波简介 8.0.1 频谱表 频段2 音频 （VF)） 8 基低频 （VLF） 4 低 频 （LF） 5 中 频 （MF） 6 高 频 （HF） 7 甚高频 （VHF ） 8 特高频 （UHF） 9 超高频 （SHF） 10 极高频 （EHF） 11 12 13 14 超长波 （VLW） 长波 （LW） 中波 （MW） 超短波 （VSW） （米波） 分米波 厘米波 毫米波 3Hz 30Hz 300Hz 3kHz 30kHz 300kHz 3MHz 30MHz 300MHz 3GHz 30GHz 300GHz 3THz 30THz 300THz 105km 104km 103km 102km 10km 1km 100m 10m 1m 10cm 1cm 1mm 100? 10 ? 1 ? （公里） （米） （厘米）（毫米） （微米） 无 线 电 电 磁 频 谱 表 短波 （SW） 音 频 雷达频率 微波频率 红外 视 频 8.0.2 微波特点 1. 类似于光波的特性 波长很短，直线传播。可将电磁能量集中在很小的角度内定向辐射(雷达；航天遥控、遥感、遥测、通信等） 2. 穿越电离层的透射性 给空间通信、卫星导航、卫星遥感、射电天文学等提供了无线通道。 4. 抗低频干扰特性 自然干扰（来自宇宙、大气层）和人为干扰（各种电气设备、电子设备等产生的电子垃圾），大多数集中在数兆、数十兆以下的频域（低、中频区）内，用微波滤波器便可拒之门外。 3. 宽频带特性 传输的信息越多，占用的频带越宽。如30kM~100kM频带可以传送200路电视或100，000路双向电话，这是短波通信望尘莫及的。 信息传输的速度越来越高，如1秒钟内传输 个数据，非微波莫属。 图1.2 对流层、同温层和电离层的配置（白天） 图8.02 不同波长的传播途径 上左：长波传播；上右：短波传播；下：微波传播 8 . 1 导行电磁波分类及其一般特性 8.1.1 导行波的分类 推导波动方程及其解的一般形式，从中分析波的分类。 设： ? 载波体无限长，具有轴向均匀性（无反射） ? 载波体为完纯导体，其周围是理想介质（无损耗） ? 载波体中无激励源 ? 电磁波沿 z 轴传播，且随时间作正弦变化。 电磁场基本方程 对式（1)、(2）取 旋 度，式（3)、(4）代入其中，有波动方程 式中 ，仅有入射波，且沿 z 轴传播的通解形式为 把通解代入到方程（5)、(6），得到假设条件下的波动方程 式中 ——横向拉普拉斯算子。 根据 和 的存在与否，将波分为三种类型 1.TEM 波 当 时，即 ，式(9)中场的横向分量存在，此时 说明任一时刻，在xoy平面上场的分布与稳态场相同 2.TE 波（ ），亦称横电波 3.TM 波（ ），亦称横磁波 根据纵向场法解得 和