工學微波技術ppt課件(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ? ? ??兩邊乘以jωμ 兩邊作 運算 ① ② ③ ④ 導波的一般特性 — 導波場的橫向分量和縱向分量 （大家下去推導一下） 2tz t z z tHj a j a H Ez? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ??? ?ttz z t z z z zHEj a a a E a az z z z?? ???? ??? ? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ???由 ② 、 ④可得： 由此兩式消去 ，得 tH222 t t z z t zk E E j a Hzz ???? ??? ? ? ? ? ??? ????⑤ 導波的一般特性 — 導波場的橫向分量和縱向分量 同理，由 ① 、 ③ 可得： 222 t t z z t zk H H j a Ezz ???? ??? ? ? ? ? ??? ????⑥ 22k ? ??? ★ 重要結論： ⑤ 、 ⑥說明規則導行系統中，導波場的橫向 分量可由縱向分量完全確定 導波的一般特性 — 導波場的橫向分量和縱向分量 再由 ③出發： t t z zE j a H??? ? ?t t t t z zE j a H??? ? ? ? ? ? ? ?AAA 2 ??? ?????????? ）（利用0??? E?利用導波的一般特性 — 導波場的橫向分量和縱向分量 ? ? 22t t t t t t t t t z t tE E E E Ez???? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??????左 222()ttt z z t z t t zHEj a H j j E a k E Ez z z? ? ? ? ? ??? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?利用 ② 右 左 =右 整理得 2222 0t t tE k Ez?? ?? ? ? ??? ???即 22 0ttE k E? ? ?同理，由 ① 可得 22 0ttH k H? ? ? ★ 重要結論： 導波的橫向場滿足矢量亥姆霍茲（ Helmholtz） 的方程。它只有在正交坐標系中才能分解為兩個標量亥姆霍 茲方程。 導波的一般特性 — 導波場的橫向分量和縱向分量 矢量亥姆霍茲方程 再由 ⑥出發 2222 t t t t z t z t z t z zk H H j a E j a Ezz ? ? ? ??? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ????t t z zH j a E????導波的一般特性 — 導波場的橫向分量和縱向分量 222 t t z z t zk H H j a Ezz ???? ??? ? ? ? ? ??? ????⑥ ??t⑥ 整理得 2222 0t z z z za E k a Ez?? ?? ? ? ??? ???22 0zzE k E? ? ?即 ★ 重要結論： 規則導行系統中導波場的縱向分量滿足 標量 亥 姆霍茲方程 。 同理，由 ⑤可得 22 0zzH k H? ? ?導波的一般特性 — 導波場的橫向分量和縱向分量 ? 橫 縱向場關系式 / z ?? ? ? ? 2 2 2/ z ?? ? ?把 ， 代入到橫向場 ⑤、 ⑥ 的表達式中，并 整理得到： 導波的一般特性 — 導波場的橫向分量和縱向分量 zeuezuE ??? ?? ),(),( ??zeuhzuH ??? ?? ),(),( ??注意 222 t t z z t zk E E j a Hzz ???? ??? ? ? ? ? ???????⑤ 222 t t z z t zk H H j a Ezz ???? ??? ? ? ? ? ?????⑥ 橫 縱向場關系式 ? ?2t t z h t z zcE E Z H ak??? ? ? ? ?? ?2t t z e z t zcH H Y a Ek??? ? ? ? ?hkZj ????ekYj ????導波的一般特性 — 導波場的橫向分量和縱向分量 （ ） （ ） （ 、 41） 導波的一般特性 — 導波場的橫向分量和縱向分量 或 zztcztctzztcztctaEkjHkHaHkjEkE????????????????2222?????? ⑦ ⑧ 重要公式！ （同學們下去自己推導、證明一下） 上面兩式說明，只要知道縱向場，就可求得橫向場，即橫 向場與縱向場有關系；反之，知道橫向場也能求得縱向場 結論 橫電磁波（ TEM波）： Ez=Hz=0 有縱向場分量的電磁波，這又細分為以下三種類型： (1)橫電波（ TE波）或磁波 (H波 ) : Ez=0， Hz≠0 (2)橫磁波（ TM波）或電波（ E波） : Ez≠0 ， Hz=0 (3)混合波（ EH波或 HE波） : Ez≠0 ， Hz≠0 導波的一般特性 ?導波的分類及各類導波的特性 按導波有無縱向場分量可以分為兩大類 ?導波的分類 導波的類型是指滿足無限長勻直導波系統橫截面邊界條件，能獨立存在的導波形式。 ? 導行波分為 , 和 三類 1） 這時 ， ， 。 導行波的傳播特性與均勻平面波相同，是 TEM波。 2） 由 k與 kc的不同關系，這種導行波又可分為以下三種狀態： ① 02 ?ck 2 0ck ? 2 0ck ?02 ?ckk? ? pg c???? g???2 0ck ?22ckk?2 2 2 0ckk? ? ? ? 22 ckk ??? k? ?prrc???? grrc???? 0grr?????導波的一般特性 —— 導波的分類 特點 :是相速大于平面波速，即大于該媒質中的光速，而群 速則小于該媒質中的光速，同時導波波長大于空間波長。這 是一種快波。 ② ,臨界狀態 沿 z方向沒有波的傳播過程， k稱為臨界波數。 22ckk?0??cck????2cckf? ??? 2cck?? ?臨界角頻率 臨界頻率 臨界波長 導波的一般特性 —— 導波的分類 22ckk?2 2 2 0ckk? ? ? ? 22ckk?? ?? ? ?12() zzZ z Z e Z e???????這時場的振幅沿 z方向呈指數變化而相位不變，它不再是行波而是衰減場。式中第一項代表沿 +z方向衰減的場，第二項代表沿 z方向衰減的場。這種狀態稱為截止狀態或過截止狀態。 2 0ck ?22 ck k k? ? ? ?prrc??? ????02grr???? ????這種導行波的相速小于無界媒質中的波速，而波長小于無 界媒質中的波長，這是一種慢波 導波的一般特性 —— 導波的分類 ? 導波的特性分析 （ 1） TEM波場分量 導波的一般特性 利用 EjHHjE ?? ?????????????考慮算子 ztztzt aza?? ?????