圆形波导的理论分析和特性

主模TE11模的截止波长最长, 是圆波导中的最低次 模, 也是主模。它的场结构分布图如下图所示
圆波导
圆波导TE11场结构分布图
圆波导
将m=1，n=1代入TE波的各分量表达式，得到：
Er

J1
(
'11
a
) scions
e jz
E

J1(
'11
a
) scions
e jz
Hr

J1(
'11
a
) scions
e jz
H

J1
(
'11
a

)
sin cos
e
jz
HZ

J1
(
'11
a

)
cos sin
e
jz
圆波导
由上图所见，圆波导中TE11模的场分布与矩 形波导的TE10模的场分布很相似, 因此工程上容易 通过矩形波导的横截面逐渐过渡变为圆波导, 从而 构成方圆波导变换器。
A 1 2W 1 b t ln 2b t
bt bt t
B 1 b (0.5 0.414t 1 ln 4W )
0.5W 0.7t
W 2 t
1、4 微带线简介
微带线的结构 微带线的结构如下图所示，由厚度为t，宽
度为W的导带和下金属接地板组成，导带和接地
We
b 0.414b
式中，We是中心导带的有效宽度，且
0
We b
W b

(0.35

W b
)2
W b 0.35 W b 0.35

匀理想介质。
x
横截面的尺寸为 r a
z
特点：圆柱形波导结构对称，制作方便。
2. 传输波型及场分量的表达式
（1）TM波：
1 r
r
(r
Ez r
)
1 r2
2Ez
2
kc2 Ez
0
采用分离变量法求解，设 Ez (r,) R(r)()
代入方程，可分离出常微分方程：
d2 d 2
m2
0
d2R dr 2
1 r
m 0时，场与 无关，因此TE0n和TM0n波不存在极化简并。
5、传输功率、功率容量和损耗
（1）传输功率
对TE波：
P 1 2
S (Et Ht ) dS
2kc2
a 0
2 0
H02 [ J m
(kcr)]2
cos2
sin
2
rdrd
a2 2 0 m kc2
H02{[Jm (kca)]2
圆波导的衰减特性，波导半径为2.5cm
从图中可以看出：
在圆形波导中， TE01模的衰减特性 比较独特，随频率 增加而减小，这一 特性对毫米波传输 上有应用。
小结：
圆柱形波导的传输特性
1、圆柱形波导的概念 2、传输波型及场分量的表达式 3、圆柱形波导中的主要模式 4、圆柱形波导的传输特性 5、传输功率、功率容量和损耗
m m
e
z
Ht
1 kc2
(t Hz )
Hr
j
kc
H0J
m
(kc
r
)
cos sin
m m
e
z
H
j m
kc2r
H0
J

一半径5cm的空气圆形波导
【原创实用版】
目录
1.空气圆形波导的概述
2.空气圆形波导的特性
3.空气圆形波导的应用
4.空气圆形波导的发展前景
正文
一、空气圆形波导的概述
空气圆形波导，顾名思义，是一种利用空气作为传输介质的圆形波导。

其主要特点是结构简单、传输效率高、成本低等。

在我国，空气圆形波导在通信、雷达、无线电等领域有着广泛的应用。

二、空气圆形波导的特性
1.传输特性：空气圆形波导能够将电磁波以圆形波束的形式传输，这种传输方式具有能量集中、传输效率高的特点。

同时，空气圆形波导的传输特性还具有方向性，可以实现波束的聚焦和扫描。

2.结构特性：空气圆形波导的结构简单，主要由波导管和圆形波束形成器组成。

其结构简单使得空气圆形波导在生产制作过程中容易实现，降低了成本。

三、空气圆形波导的应用
1.通信领域：在通信领域，空气圆形波导主要应用于无线通信和卫星通信。

其高传输效率和低成本使得空气圆形波导在通信领域有着广泛的应用前景。

2.雷达领域：在雷达领域，空气圆形波导的应用主要体现在雷达天线
的设计和制作上。

空气圆形波导的圆形波束可以实现对目标的精确定位和跟踪。

3.无线电领域：在无线电领域，空气圆形波导的应用主要体现在无线电天线的设计和制作上。

空气圆形波导可以实现无线电信号的高效传输。

四、空气圆形波导的发展前景
随着科技的发展，空气圆形波导在通信、雷达、无线电等领域的应用将会越来越广泛。

同时，随着新型材料的研发和生产技术的进步，空气圆形波导的性能也将得到进一步提升。

cTE
mn

2a
mn
cTM
mn

2a
mn
在所有的模式中，TE11模截止波长最长，其次为 TM01模，三种典型模式的截止波长分别为
cTE 3.4126a
11
cTM 2.6127 a
01
cTE 1.6398a
01
微波工程基础
5
第二章 规则金属波导之圆波导
圆波导中各模式截止波长的分布图
11
第二章 规则金属波导之圆波导
磁场有径向 和轴向分量
(3)低损耗的TE01模
波导内壁电流：
TE01模的场分布
圆波导三种模式的导体衰减曲线
J s n H a a z H z a H z
TE01 模是圆波导的高次模式，比它低的模式有 TE11 、TM01 、 TE21 ，它与TM11是简并模。它也是圆对称模故无极化简并。
方圆波导变换器
TE11模的截止波长最长，是圆波导中的最低次模，也是主模。圆 波导中模的场分布与矩形波导的模的场分布很相似，因此工程上容 易通过矩形波导的横截面逐渐过渡变为圆波导，从而构成方圆波导 变换器。 但由于圆波导中极化简并模的存在，所以很难实现单模传输，因 此圆波导不太适合于远距离传输场合。 微波工程基础
微波工程基础
7
第二章 规则金属波导之圆波导
极化简并
旋转
利用极化兼并现象制成极化衰减器、极化变换器等
微波工程基础
8
第二章 规则金属波导之圆波导
(c)传输功率 TEmn和TMmn模的传输功率分别为：
PTE mn
2 πa m 2 2 Z H ( 1 ) J TE mn m (kc a) 2 2 2 m kc k a 2