【正文】 ? 隨著頻率升高，最容易出現(xiàn)的是 模和 模。 ? 不同的模式對應(yīng)著不同的特征方程，這些特征方程的求解要用數(shù)值解法。 ? 光纖中各種模式的傳播條件為 或 （ ） （ ） 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導中的導行電磁波 7115 ? 滿足傳播條件的模式被稱為光纖中的導波模式，而在光纖包層中出現(xiàn)場的輻射現(xiàn)象的模式被稱為輻射模式或泄漏模式。所以，分析導行波時可將光纖視為一般圓柱形介質(zhì)波導。 ? 光纖按折射率分布可分為突變折射率光纖（階躍光纖）、漸變折射率光纖 W型光纖。 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導中的導行電磁波 7107 ? 光導纖維的特點： ? 單根光纖由纖芯、包層和保護層所構(gòu)成。 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導中的導行電磁波 7101 同軸線高次模的邊界條件 （ ） ? 只要將同軸線中 TE模和 TM模的場分量分別再代入相應(yīng)的邊界條件，就可以得到同軸線中的 TE模和 TM模的截止波數(shù)所滿足的方程（特征方程或本征方程）。 ? 分析同軸線高次模的主要目的就是通過了解它的電磁場分布，確定截止條件，采取措施以使其不能傳播。 （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） 同軸線中 TEM模的傳播特性 ? TEM模是同軸線中的主模，也是其主要的工作模式，在任何頻率上都能傳播。 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導中的導行電磁波 791 同軸線中的主模 ? 同軸線中的靜態(tài)場 ? 同軸線中 TEM模的電磁場 ? 同軸線中 TEM模的場結(jié)構(gòu) ? 同軸線中 TEM模的傳播特性 ? 同軸線的功率容量和導體衰減 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導中的導行電磁波 792 同軸線中的靜態(tài)場 ? 由靜態(tài)場的分析結(jié)果易知，同軸線中的靜態(tài)場為 —— 內(nèi)外導體的電位差 —— 內(nèi)導體的軸向電流 —— 同軸線內(nèi)導體柱的半徑 —— 同軸線外導體的內(nèi)半徑 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導中的導行電磁波 793 同軸線中 TEM模的電磁場 ? 按導行電磁波的一般分析法， TEM模的橫向場分量在橫截面的分布與同樣邊界條件下的二維靜態(tài)場分布是相同的。 ? 可以存在靜電場，也可以傳播電磁波。 ? 理想介質(zhì)中的傳播模式的傳播常數(shù) ? 導電媒質(zhì)（損耗媒質(zhì)）中的傳播模式的傳播常數(shù) （ ） 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導中的導行電磁波 788 ? 當損耗較小，即 時，得到金屬波導的介質(zhì)衰減常數(shù)為 （ ） —— 介質(zhì)的損耗角正切 ? 在厘米波段，介質(zhì)損耗與導體損耗相比一般可以忽略。 （ ） （ ） 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導中的導行電磁波 784 金屬波導的導體損耗 ? 在計算金屬波導的導體損耗時，可以忽略波導的介質(zhì)損耗，直接認為 （ ） ? TE型傳播模式的導體衰減常數(shù) ? TM型傳播模式的導體衰減常數(shù) （ ） （ ） 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導中的導行電磁波 785 ? 矩形波導常用模式的導體衰減常數(shù) ? 主模 模的衰減最小 金屬波導的導體損耗 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導中的導行電磁波 786 ? 圓形波導一些常用模式的導體衰減曲線 ? 圓波導中 模的衰減隨著頻率的升高而下降，損耗最小。 波導壁上開縫 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導中的導行電磁波 780 傳輸損耗 ? 波導的衰減常數(shù) ? 微擾法 ? 金屬波導的導體損耗 ? 金屬波導的介質(zhì)損耗 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導中的導行電磁波 781 波導的衰減常數(shù) ? 金屬波導的 實際傳輸功率 （ ） —— 處的傳輸功率 （ 始端的傳輸功率 ） ? 波導的衰減常數(shù) （ ） ? 非理想介質(zhì) 介質(zhì)損耗 介質(zhì)衰減常數(shù) ? 非理想導體 導體損耗 導體衰減常數(shù) 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導中的導行電磁波 782 設(shè)波導單位長度的功率損耗為 ，即 得 一般地， ，即 ，因此 由此看出，只要求出 和 ，就可得到波導的衰減常數(shù) 。 ? “ 強輻射縫 —— 垂直于電流線開縫，使得向外的輻射非常大。 ? 所有的 模在導體表面 上都只有 分量，所以其管壁電流只有 分量。 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導中的導行電磁波 775 管壁電流 ? 波導的管壁電流的密度 ? 矩形波導中的管壁電流 ? 圓形波導中的管壁電流 ? 波導壁上開縫 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導中的導行電磁波 776 波導的管壁電流的密度 ? 當電磁波在金屬波導內(nèi)傳播時，其壁上將會由于磁場的感應(yīng)而產(chǎn)生電流。 ? 傳播模式的橫向場分量與其縱向場分量之間有 的相位差，所以， TE?；?TM模的電磁能量或功率都是沿 軸方向傳輸?shù)摹? ? 傳輸功率 ? 管壁電流 ? 傳輸損耗 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導中的導行電磁波 769 傳輸功率 ? 波導傳輸功率的特點 ? 用縱向場分量表示的傳輸功率 ? 矩形金屬波導內(nèi)的傳輸功率 ? 圓形金屬波導內(nèi)傳輸功率 ? 波導的功率容量 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導中的導行電磁波 770 波導傳輸功率的特點 ? 通過波導橫截面的傳輸功率可由平均坡印廷矢量的軸向分量在橫截面上的積分來計算。 所以 ， 半徑增大 ， 其余條件不變 ，滿足傳播條件的模式也增多了 。 解：空氣填充時 ， 工作波長 即 由于傳播模式的 ， 即必須 。 ? 圓形波導通常都是根據(jù)需要自己設(shè)計的。 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導中的導行電磁波 760 ? 對于給定頻率的激勵源，有可能產(chǎn)生許多的模式，但是只有滿足傳播條件的模式才能在波導中傳播。此外，由于場量軸線上必須為有限值， 而第二類貝塞爾函數(shù)不能滿足這一點。 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導中的導行電磁波 744 基本模式的場結(jié)構(gòu) ? 的模的場結(jié)構(gòu)： 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導中的導行電磁波 745 ? 模、 模、 模的場結(jié)構(gòu)： 基本模式的場結(jié)構(gòu) 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導中的導行電磁波 746 ? 矩形波導中幾個傳播模式的場結(jié)構(gòu)的橫截面分布圖： 矩形波導中場結(jié)構(gòu)的規(guī)律 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導中的導行電磁波 747 圓形波導中的導行電磁波 ? 除矩形波導外，均勻波導橫截面呈圓形或同心圓的情況在工程實際中也經(jīng)常出現(xiàn)。 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導中的導行電磁波 742 矩形波導中若干常用傳播模式的場結(jié)構(gòu) ? 場結(jié)構(gòu)的基本概念 ? 電磁力線的規(guī)律 ? 矩形波導內(nèi)傳播模式的場結(jié)構(gòu)的特點 ? 基本模式的場結(jié)構(gòu) ? 矩形波導中場結(jié)構(gòu)的規(guī)律 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導中的導行電磁波 743 場結(jié)構(gòu)的基本概念 ? 電磁力線的微分方程 ? 場結(jié)構(gòu) —— 在任一時刻，波導中電磁場的空間分布圖（電磁力線圖或場強的幅值圖）。 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導中的導行電磁波 739 ?例 空氣填充的矩形金屬波導 內(nèi)傳播 模。對于同樣尺寸的波導，工作波長越小，工作頻率越高，在波導內(nèi)傳播的模式越多。據(jù)此，生產(chǎn)廠家設(shè)計出適用于不同頻段的波導，供人們選用。反之，要使某一種模式能在波導中傳播，其工作頻率必須滿足傳播條件。尤其是在激勵源附近，都會存在許多的模式，但是遠離激勵源后，通常只有一種模式可以傳播。 ? 矩形波導中的 TE模的縱向場的解的特點 1. 矩形波導中的 TE模 《 電磁場與電磁波理論 》 第 7章均勻波導中的導行電磁波 726 ? TM模 —— ? 矩形波導中的