圓波導

圓波導

波導的一種,是波導的截面為圓形的柱形波導。圓波導所具有的一般性質與矩形波導相似。

導波與導波系統

凡是能夠引導電磁波定向傳輸的的裝置統稱為導波系統,被引導定向傳輸的電磁波稱為導行電磁波,簡稱波導。

導波系統又稱為傳輸線,在一個實際的射頻、微波系統里,傳輸線是最基本的構成,它不僅起到連線信號的作用,而且傳輸線本身也可以構成某些元件,如電容、電感、變壓器、諧振電路、濾波器、天線等。在導波系統中,設傳輸方向沿z軸方向,傳輸的電磁波可以根據電場E和磁場H的縱向分量Ez和Hz的存在與否分為三類:1)如果Ez=0,Hz=0,則E、H完全在橫截面內,這種波稱為橫電磁波,簡記為TEM波,這種波型不能用縱向場法求解;如果Ez≠0,Hz=0,則在傳播方向只有電場分量,磁場只在橫截面內,成為橫磁波或者電波,簡記為TM波或者E波;如果Ez=0,Hz≠0,則在傳播方向只有磁場分量,電場只在橫截面內,成為橫電波或者磁波,簡記為TE波或者H波。

圓波導特點

圓波導具有損耗較小和雙極化的特性,常用於天線饋線中,也可作較遠距離的傳輸線,並廣泛用作微波諧振腔。

圓波導的分析方法

圓波導的分析方法與矩形波導相似。首先求解縱向場分量Ez(Hz)的波動方程,求出縱向場的通解,並根據邊界條件求出它的特解;然後利用橫向場與縱向場的關係式,求得所有場分量的表達式;最後根據表達式討論它的截止特性、傳輸特性和場結構。由於波導截面為圓形,故採用圓柱坐標系來分析較為方便。

圓波導的傳播特性

圓波導各模式截至波長分布圖如圖所示。

圓波導 圓波導

當波導半徑a一定時,各模式的排列順序保持不變。圓波導存在多種傳播模式,主模是TE11模,其單模工作區為2.6127a<λ<3.4126a,故一般波導半逕取a=λ/3。

圓波導有兩種簡併模,一種是E-H簡併,另一種是極化簡併。E-H簡併就是截至波長相同的E波和H博得簡併;對於同一TM模和TE模,在m≠0時都有兩個場結構,他們與sinmΦ和cosmΦ對應,並且相互獨立,稱為極化簡併。極化簡併是圓波導中特有的現象,可用於製作極化分離器、極化衰減器等。

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