电磁场与电磁波 |
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有限空间平面波传播的模型推导1、导行电磁波的概论这里主要区分波的类型： TEM：纵向没有电场和磁场 TE：纵向没有电场 TM：纵向没有磁场 其中TEM波和无界空间的平面波特性相同。ZTEM=η ZTM=γ/jwε，H=1/ZTM*ez×E ZTE=jwμ/γ，E=-ZTE*（ez×H） 其中上面两式γ=（kc²-k²）^0.5 这里的γ是传播特性的主要描述量。 2、矩形波导矩形波导的推导原理就是采用亥姆霍兹方程的分量化简，得到的是截止波数kc^2=（mπ/a）^2+(nπ/b)^2 对于TEmn来说，m，n可以为0，但是不全为0.对于TM波，m，n不为0 得到kc后就可以计算矩形波导中的传播特性了。 γ=（kc²-k²）^1/2 γ=jβ 知道了相位常数β，后面的都可以计算了。 当k=kc时具有截止波数kc，由截止波数可以得到截止频率和截止角频率。 当然也可以返回求解ZTE和ZTM，这里ZTE对应wμ/β，ZTM对应β/wε。简单记忆就是横磁波没有磁导率μ，横电波没有介电常数ε。 主模就是截止频率最低的模式。一般是TE波。 主模对应的是单模区，当第二个模出现时进入多模区。 矩形波导的传输功率：对于TE10（主模）=ab/4ZTE*(Em²） 对于极限，将Em换成Ebr（击穿电压） 3、圆柱形波导圆柱形的传导和矩形类似，还是先考虑kc的值。具体的表达式比较复杂就不给出了，说明几个相应的结论。 圆柱波导的主模为TE11，这里的具体的要查看公式 对于圆柱波导，除了E-H简并，还有极化简并，（在mn都不为0时存在的简并模式） 三种主要的工作方式是： 主模TE11，圆对称模TM01，低损耗模TE01， 主模不适合远距离传输，但是可以实现圆柱波导与矩形波导的转化。 圆对称模用作天线机械扫描装置的旋转关节的工作模式， 低损耗模适用于高Q的谐振腔的工作。 这里注意就是圆柱的β²=k²-kc²，和矩形波导相反。 4、同轴波导同轴波导中的TEM波和无限空间的电磁波相等， γ=η， 传输功率：P=π/η*|Em|²ln（b/a）,其中b是外径。 和矩形波导一样，最高功率就是将Em换成Ebr。 TEM波的频率过高时会出现高次模。 5、谐振腔谐振腔的作用是将辐射源的的电磁波约束在谐振腔中，不让其干扰其他电路。 品质因素Q=2π*W/Wt，就是储存的能量/损耗的能量，损耗越小，品质越高。 6、传输线传输线方程：将电磁波传输过程的影响等效于电容和电阻，具体的推导比较繁琐，这里不多说。 相对于模型的理解，这里更加关注的是参数的意义。 传输线具有特性参数： 特性阻抗Z0，传播常数β，相速度vp，波长λg 传输线的工作参数： 输入阻抗Zins，终端开路线，终端负载等于特性阻抗，λ/4线，λ/2 反射系数， 驻波系数和行波系数。 上面的参数做一个了解即可。都是实际应用中的总结特性。 传输线的工作状态： 行波状态：传输线上没有反射波，也就没有驻波的状态。 驻波状态 ：终端短路或者开路，只有驻波的状态。 混合状态：负载既不是等于特征阻抗，也不是短路或开路，这时既有驻波，又有行波。
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重要的名词解释
物理模型： 实战模型： |