微波技術(shù)基礎(chǔ)-第11次課A-習(xí)題課課件

微波技術(shù)基礎(chǔ)—第11次課A——習(xí)題課1.1若正向傳輸?shù)膶?dǎo)波場(chǎng)為和，證明反向傳輸?shù)膶?dǎo)波場(chǎng)可取為或微波技術(shù)基礎(chǔ)—第11次課A——習(xí)題課微波技術(shù)基礎(chǔ)—第11次課A——習(xí)題課1.2證明：導(dǎo)波場(chǎng)的橫向磁場(chǎng)與縱向電場(chǎng)、磁場(chǎng)的關(guān)系為：微波技術(shù)基礎(chǔ)—第11次課A——習(xí)題課微波技術(shù)基礎(chǔ)—第11次課A——習(xí)題課微波技術(shù)基礎(chǔ)—第11次課A——習(xí)題課微波技術(shù)基礎(chǔ)—第11次課A——習(xí)題課1.3證明：色散波的能速υen與群速υg的數(shù)值相等。微波技術(shù)基礎(chǔ)—第11次課A——習(xí)題課微波技術(shù)基礎(chǔ)—第11次課A——習(xí)題課1.4利用式1.4-17—1.4-22分別導(dǎo)出單位長(zhǎng)度導(dǎo)波系統(tǒng)中TEM波、TE波、TM波的電能時(shí)均值等于其磁能時(shí)均值。微波技術(shù)基礎(chǔ)—第11次課A——習(xí)題課導(dǎo)波的能量具有下述重要特性：在無(wú)耗導(dǎo)波系統(tǒng)中，傳播波的電能時(shí)均值與磁能時(shí)均值彼此相等。這里以金屬柱面波導(dǎo)為例來(lái)證明此特性。圖1.4-1示出了一段長(zhǎng)為L(zhǎng)的無(wú)耗金屬柱面波導(dǎo)，S代表閉合面，即。現(xiàn)將復(fù)數(shù)坡印廷矢量定理用于上述金屬柱面波導(dǎo)。圖1.4-1無(wú)耗規(guī)則金屬柱面波導(dǎo)微波技術(shù)基礎(chǔ)—第11次課A——習(xí)題課體積V內(nèi)的復(fù)功率為不難看出，該式的左端兩項(xiàng)積分相等反號(hào)，。微波技術(shù)基礎(chǔ)—第11次課A——習(xí)題課微波技術(shù)基礎(chǔ)—第11次課A——習(xí)題課微波技術(shù)基礎(chǔ)—第11次課A——習(xí)題課微波技術(shù)基礎(chǔ)—第11次課A——習(xí)題課1.7，場(chǎng)分量

TEM波TE波TM波微波技術(shù)基礎(chǔ)—第11次課A——習(xí)題課傳播特性截止特性群速度、相速度、波導(dǎo)波長(zhǎng)、色散微波技術(shù)基礎(chǔ)—第11次課A——習(xí)題課TE、TM波截止場(chǎng)特性微波技術(shù)基礎(chǔ)—第11次課A——習(xí)題課微波技術(shù)基礎(chǔ)—第11次課A——習(xí)題課第二章作業(yè)2.1同軸線中的場(chǎng)延方向單位矢量的變化規(guī)律E呈輻射狀圓對(duì)稱，沿r方向與r呈反比變化，沿φ方向不變，沿z方向呈余弦變化；H為圍繞內(nèi)導(dǎo)體的同心圓，沿r方向與r呈反比變化，沿φ方向不變，沿z方向呈余弦變化；微波技術(shù)基礎(chǔ)—第11次課A——習(xí)題課2.2同軸線特性阻抗同軸線的特性阻抗是同軸線上存在的電壓波U與電流波I的比值，與介質(zhì)和波導(dǎo)尺寸都有關(guān)系。它與TEM波波阻抗之間的區(qū)別是波阻抗是電場(chǎng)和磁場(chǎng)幅值的比值，只填充的介質(zhì)有關(guān)。它們之間相差一個(gè)因子。這個(gè)因子是波導(dǎo)尺寸的函數(shù)。微波技術(shù)基礎(chǔ)—第11次課A——習(xí)題課2.5應(yīng)用TE波的橫縱場(chǎng)關(guān)系微波技術(shù)基礎(chǔ)—第11次課A——習(xí)題課2.8畫出模式分布圖尋找單模工作區(qū)微波技術(shù)基礎(chǔ)—第11次課A——習(xí)題課2.9微波技術(shù)基礎(chǔ)—第11次課A——習(xí)題課2.11TEmn模中的m代表場(chǎng)沿波導(dǎo)寬邊a變化的正弦或余弦半駐波數(shù)目，n代表場(chǎng)沿波導(dǎo)在窄邊b變化的半駐波數(shù)。TMmn模場(chǎng)是沿a邊有m個(gè)TE11模場(chǎng)結(jié)構(gòu)單元，沿b邊有n個(gè)TE11模場(chǎng)結(jié)構(gòu)單元所構(gòu)成。必須能畫TE10，TE11，TM11這三個(gè)模的場(chǎng)結(jié)構(gòu)微波技術(shù)基礎(chǔ)—第11次課A——習(xí)題課2.12微波技術(shù)基礎(chǔ)—第11次課A——習(xí)題課微波技術(shù)基礎(chǔ)—第11次課A——習(xí)題課2.13磁場(chǎng)與電流的分布關(guān)系正交微波技術(shù)基礎(chǔ)—第11次課A——習(xí)題課2.16微波技術(shù)基礎(chǔ)—第11次課A——習(xí)題課2.18P52頁(yè)，第一行。第二行，TE01應(yīng)為TM01微波技術(shù)基礎(chǔ)—第11次課A——習(xí)題課2.２２圓波導(dǎo)中三種常用模式的特點(diǎn)1)TE01模的特點(diǎn)及應(yīng)用

（1）場(chǎng)分量?jī)H有Hz、Hr、Eφ

；m=0，場(chǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且呈圓周對(duì)稱分布。無(wú)極化簡(jiǎn)并，與TＭ11模簡(jiǎn)并。（2）圓波導(dǎo)內(nèi)壁處的切向磁場(chǎng)只有Hz分量。故壁電流只有Jφ分量，波導(dǎo)上的模向縫隙對(duì)波導(dǎo)中場(chǎng)的影響小。（3）導(dǎo)體損耗引起的衰減常數(shù)隨頻率升高下降微波技術(shù)基礎(chǔ)—第11次課A——習(xí)題課2)TE11模的特點(diǎn)及應(yīng)用

TE11模是圓波導(dǎo)中的主模，五個(gè)場(chǎng)分量都存在，相對(duì)較復(fù)雜。

TE11模的缺點(diǎn)是存在極化簡(jiǎn)并，致使波導(dǎo)中場(chǎng)的極化方向不穩(wěn)定。微波技術(shù)基礎(chǔ)—第11次課A——習(xí)題課2.223)TM01模的特點(diǎn)及應(yīng)用（1）TM01模與TE01模相對(duì)應(yīng)，有三個(gè)場(chǎng)分量Ez，Er和H

，場(chǎng)結(jié)構(gòu)也呈圓周對(duì)稱分布，無(wú)極化簡(jiǎn)并，電流Jz方向。（2）TM01模的電場(chǎng)Ez分量集中在波導(dǎo)軸線及其附近，它可以有效地和軸向運(yùn)動(dòng)的電子交換能量，因此TM01模及其變形常用于某些微波管和直線加速器的諧振腔中。微波技術(shù)基礎(chǔ)—第11次課A——習(xí)題課2.24脊波導(dǎo)與相同橫截面尺寸的矩形波導(dǎo)相比具有以下特點(diǎn)：1）工作頻帶寬。主模的截止波長(zhǎng)增大了。該處TE20模電場(chǎng)為零或甚小。脊棱對(duì)第二高次模TE20模的場(chǎng)影響小，其截止波變化不大。故脊波導(dǎo)的單模帶寬顯著增加。2）在同一工作頻率情況下，脊波導(dǎo)的尺寸比矩形波導(dǎo)小。3.等效特性阻抗比矩形波導(dǎo)低，由于這一特點(diǎn)，脊波導(dǎo)常用作高阻抗矩形波導(dǎo)與低阻抗同軸線及微帶線的過(guò)渡裝置。4.脊波導(dǎo)的功率容量比矩形波導(dǎo)低，衰減比矩形波導(dǎo)大。因此它主要用作傳輸功率不大的寬頻帶元器件。微波技術(shù)基礎(chǔ)—第11次課A——習(xí)題課扇形波導(dǎo)分析扇形波導(dǎo)的方法與分析圓波導(dǎo)完全類似，只是m不是正整數(shù)，而由φ=0和φ=ψ邊界條件確定。1）ψ=2π的扇形波導(dǎo)，其主模為模，λc=5.41a

，比圓波導(dǎo)主模的截止波長(zhǎng)增加了許多。2）ψ=π的半圓扇形波導(dǎo)，其主模為TE11模。第一高次模為TE21模,截止波長(zhǎng)=2.057a，比圓波導(dǎo)的第一高次模TM01的截止波長(zhǎng)=2.61a更短，即半圓波導(dǎo)主模的工作帶寬比圓波導(dǎo)主模增寬了。但是，半圓波導(dǎo)主模衰減略比圓波導(dǎo)大，功率容量下降了一半。微波技術(shù)基礎(chǔ)—第11次課A——習(xí)題課橢圓波導(dǎo)

橢圓波導(dǎo)是橫截面為橢圓形的金屬柱面波導(dǎo)→橢圓坐標(biāo)系。其通解中橫向分布函數(shù)為奇偶馬丟函數(shù)的組合。具有四種型式即偶TE波和奇TE波，偶TM波和奇TM波，分別表示為TEemn模、TEomn模、TMemn模、TMomn模，其中m為馬丟函數(shù)的階數(shù)，偶波m=0