第三章规则波导和空腔谐振器02

3.2矩形波导——TE10模波导主模——TE10模的场结构xyzObaTE10模场表达式的瞬时形式复数形式瞬时形式以下研究t=0时，TE10模式场的分布情况3.2.1TE10模的场结构电场分布1、电场只有y分量，垂直与波导宽边,平行与波导窄边。2、电场沿波导宽边呈正弦分布，中间最强，两边壁处为0xyzOba4、电场的模值沿y方向均匀不变3、电场沿纵向呈正弦分布红色线条代表电力线3.2.1TE10模的场结构磁场分布1、磁场由x和z分量共同构成，平行与波导宽边。2、磁力线闭合，呈现跑道形状3、磁场的模值沿y方向均匀不变xyzOba4、沿纵向，Hx最弱的位置对应与电场Ey最弱的位置。Hz最弱的位置对于与Ey最强的位置。蓝色线条代表磁力线TE10模式场的三维图形波导波长3.2.2TE10模的传输特性定义为：相邻两同相位点之间的距离TE10模的传输特性3.2.2TE10模的传输特性相速度定义为：等相位面沿波导纵向移动的速度。其中：(,)注：为均匀平面波的波阻抗，对空气介质，。3.2.2TE10模的传输特性波型阻抗定义为：波型中电场与磁场的横向分量之比xyzOba3.2.3TE10模的壁电流分布TE10模的壁电流分布已知矩形波导内部磁场的分布波导壁上的电流分布例如，t=0时刻，对于x=0处的波导壁上3.2.3TE10模的壁电流分布2、宽壁上的壁电流呈辐射状，即从中心向外发散或由外向中心汇聚；1、窄壁上的壁电流平行于y轴，且沿y轴均匀分布图3-2-3波导壁上的缝隙3.2.3TE10模的壁电流分布研究壁电流分布的应用1、若为了测量和充气，则应尽可能不割断壁电流，如缝隙1、2。2、若为了形成缝隙天线，则应尽可能多割断壁电流，如缝隙3、43.2.5TE10模的等效阻抗等效电压和等效电流波导中两点间的电压不存在唯一性若取路径AEDC，则AC两点间的电压为零；若取路径ABC，则AC两点间的电压不为零。定义：TE10模的等效电压为，对电场沿路径ABC积分所得电压等效电压3.2.5TE10模的等效阻抗定义：TE10模的等效电流为，流过一个波导宽壁的纵向电流等效电流等效阻抗用等效阻抗取代长线中的特性阻抗后，可以将长线理论推广应用到波导问题中，并称之为广义长线理论。3.2.6高次波型1、首先判断是TE波还是TM波2、电场在x方向出现了2个最大点，在y方向均分布此为TE20波的场结构图3.2.6高次波型1、首先判断是TE波还是TM波2、电场在x方向均匀分布，在y方向出现1个最大点此为TE01波的场结构图3.2.6高次波型通过研究场分布，可以设计抑制该波型的结构TE01波的电场消除TE01波金属隔板

例题在尺寸为的矩形波导中，传输TE10模，工作频率10GHz。

（1）求截止波长、波导波长；（2）若波导的宽边尺寸增大一倍，上述参数如何变化？还能传输什么模式？

解：（1）截止波长（2）当时此时

故此时能传输的模式为由于工作波长

例题有一内充空气、截面尺寸为的矩形波导，以主模工作在3GHz。若要求工作频率至少高于主模截止频率的20%和至少低于次高模截止频率的20%。（1）给出尺寸a和b的设计。（2）根据设计的尺寸，计算在工作频率时的相速、波导波长

解：（1）对于