电磁场与电磁波课件 第八章.ppt

文档介绍：第八章导行电磁波
导行—沿导行装置传播
均匀导波装置:沿传播方向的任意截面,形状、
面积相同。导波装置改变→形成不同的电磁波。
结构上分三类:
1)TEM或准TEM传输线(T-横,E-电,M-磁)
2)封闭金属波导(TE/TM)
3)表面波导
归结为边界条件的变化→波动方程的不同解
如将导波装置的一头短路→反射(导体→全反射)
两端封闭→谐振腔。
一般的波均可分解为TE, TM, TEM 的组合。
§ 沿均匀导波装置传播的一般特性—讨论直角坐标下几个场量间的关系
设介质无耗,沿z频率w的正弦电磁波为
E=Em·ejwt-z
满足麦克斯韦方程:
▽× E=-jwH
▽× H=jwE
,注意/z=-,
(见185页) ,共有六个变量:Ex ,
Ey , Ez , Hx , Hy , Hz ,令Ez , Hz已知,可解出其余变量。
例如:对Ex ,有:
有:
两式相加有:
,,。
其中,k2=w2。
~19即导波系统的纵横关系。
对正弦波,波动方程为: ▽2E+k2E=0
▽2H+k2H=0
可将算符分离成:
由波的表示式,有:
将这个结果代入原波动方程,即有横向方程:
可先求解这两个导波系统方程→ Ez , Hz,再由前面的纵横关系,求出所有的场分量。这样做的目的是简化计算过程(规范化),对各种特殊条件可得到简化。
:传播方向无电场、磁场Ez =0, Hz =0
由场/导波系统的纵横关系可知,横向场存在的
必要条件是2+k2=0 —表示式成为0/0不定式
传播速度(相速):
波阻抗
也与上章给出的媒质本征阻抗相同()。
类似地有:
与无界空间同。
且波动方程可简化为:
对比静态场▽×Es=0
∴▽× ▽×Es= ▽(▽·Es) -▽2Es =0
TEM波与静态场,在同一装置中表示式相同。
任何能确立静态场的均匀导波装置,也能维持
TEM波,如上述双线传输线,同轴线。
∵沿z向均匀,
∴▽xy2 Es=0
(横磁波):Hz=0
~ ~
波阻抗:
场量关系:

将纵横关系中令Ez=0,~34
TE波阻抗:
场关系: E=-ZTE(ez×H)
可见,~9
及本征关系k2=w2, ,基本概念,
即可的所有表达式
在实际测试中有用。