圆波导中三种常用模式PPT课件

圆波导本节要点圆波导的传输特性几种常用模式衰减应用损耗小双极化¾波长计采用分离变量法及边界条件求得纵向磁场的通解为zj mn m mn z m J H z H βϕρμϕρ−∞∞⎟⎞⎜⎛⎟⎞⎜⎛=e i cos ),,(采用分离变量法及边界条件，求得纵向磁场的通解为ϕ==⎟⎠⎜⎝⎠⎝∑∑sin 01阶贝塞尔函数J m (x )为m 阶贝塞尔函数； μmn 为m 阶贝塞尔函数的一阶导数的第个根独立存在, 相互正交, 截止波长相同,n 个根， k cTEmn = μmn /a 。

截止波长相同, 极化简并模()xJ()xJ1()xJ2()xJ3m ν∞∞⎟⎛cos与TE 波相同的分析，可求得TM 波纵向电场通解为：zj mn m mn m n z m a J E z E βϕϕρϕρ−==⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛⎠⎞⎜⎝=∑∑e sin ),,(01(个根其中)个根，的第阶贝塞尔函数是其中，n x J m m mn νak mn /mn TM c ν=且结论：圆波导中存在着无穷多种TE 和TM 模，不同的m 和22TM 22TEmn mn,⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=a k a k mn mn νβμβ它们的相移常数分别为mnμ=TE mnν（1）截止波长k mn cTE ak =mn cTM mnmnaaνπλμπλ22mnmncTMcTE==aaa6398.16127.24126.3010111cTE cTM cTE ===λλλk k mnmnc νμπλ===mn mn cTM cTE 2aak cTE ()E H 0n 模和TM 1n 模简并)()(10x J x J −=′1nn0TMc TE c λλ=(a)E-H简并圆波导具有轴对称性对m≠0的任意非圆对称模式横向电磁场可以有任外的所有模式均对m≠0的任意非圆对称模式, 横向电磁场可以有任意的极化方向而截止波数相同存在极化简并水平极化波垂直极化波模的传输功率分别为222TE mn 和TM mn 模的传输功率分别为：)()1(2πc 2m 222mn TE TE a k J a k m H Z k a P c m mn−⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛=βδ2222E a mn′⎞⎛=βπm 其中)(2TM a k J Z k P c m TMc m mn⎟⎟⎠⎜⎜⎝δ⎧=≠=102m m δ其中，场结构分布图方圆波导变换器Tips：TE11模存在极化简并，因此利用波导尺寸不能实现单模传输，可利用☆通常不采用圆波导来传输微波能量和信号磁场只有Hϕ分量波导内壁电流：线与馈线的旋转关节中的工作模式。

简述金属圆形波导的三个常用模式及应用场合金属圆形波导是一种用于传输电磁能量的几何结构，常用于极短波段传输应用。

它由一个圆形金属管和一个圆形金属环组成，其中金属管就是波导的腔体，金属环是电荷源，可以得出三种典型的模式：
第一种是TE模式，即电磁模式，它的传输是垂直于金属管的波的传输和传输率是无正负分量的；
第二种是TM模式，即磁矢模式，它的传输是平行于金属管的波的传输，并且具有正、负分量；
第三种是半导体模式，它是在金属环中加入半导体材料，它的特殊特性可以改变电场和磁场，从而影响电磁能转换效率。

金属圆形波导常用于无线电频率精确测量、低频部分的传输、高频功率和信号发射以及传输、雷达信号接收等场合。

金属圆形波导的三个常用模式金属圆形波导是一种常见的波导类型，适用于微波、射频和毫米波频段的传输和传播。

它具有结构简单、损耗小、波导特性稳定等优点，因此在通信、雷达、微波炉等领域被广泛应用。

在金属圆形波导中，存在着多个不同的传播模式，其中较为常见的有TE模、TM模和HE模。

下面将分别介绍这三个模式的特点和应用。

TE模（横电场模）是指横向电场分量存在且磁场分量沿波导轴向传播的模式。

在TE模中，波导截面内的电场分布只与截面上各个点的径向分量有关，与截面的平行分量无关。

TE模是最简单的传播模式之一，其特点是电场传输速度快，并且由于电场与波导壁面间的无约束接触，电场分布在波导截面内变化较大，故存在较大的辐射损耗。

TE模具有较宽的带宽，适用于高速传输和频率较宽的通信系统，如雷达系统和卫星通信系统。

TM模（横磁场模）是指横向磁场分量存在且电场分量沿波导轴向传播的模式。

在TM模中，波导截面内的磁场分布只与截面上各个点的径向分量有关，与截面的平行分量无关。

TM模同样也是一种常见的传播模式，在微波技术领域得到广泛应用。

与TE模不同的是，TM模具有较小的辐射损耗，磁场分布在波导截面内变化较小，所以在波导内传播的能量损耗较低。

TM模适用于要求频率稳定性高，对传输损耗要求较低的应用场景，例如在天线设计、合成孔径雷达和医学影像等领域有着重要的应用。

HE模（横波电场模）是指横向电场分量存在且无磁场分量的模式。

在HE模中，电场分布在截面内变化较小，与截面上各个点的径向分量和平行分量均相关。

HE模是一种常见的模式，在电子学领域和微波技术中得到广泛应用。

HE模的特点是电场分布在波导中变化小，不会伴随着较大的辐射损耗。

HE模适用于要求低损耗传输和频率稳定性的应用场景，如天线设计、微波电路设计和高频仪器等领域。

总结起来，金属圆形波导的三个常用模式分别是TE模、TM模和HE 模。

TE模是横电场模式，具有较大的辐射损耗，适用于高速传输和频率较宽的通信系统；TM模是横磁场模式，具有较小的辐射损耗，适用于频率稳定性要求高的应用场景；HE模是横波电场模式，具有较小的变化和辐射损耗，适用于低损耗传输和频率稳定性要求的应用场景。