矩形波导te波学习

TE10波主要特性第1页/共42页TE10波主要特性场结构第2页/共42页图13-2TE10波主要特性第3页/共42页一、TE10波的另一种表示我们在上面给出的TE10波表达式,是以Hz为领矢矢量的。然而,在实用上也常有用Ey作领矢矢量,即设利用Maxwell方程(13-1)第4页/共42页一、TE10波的另一种表示于是最终得到很明显,(13-2)第5页/共42页二、TE10波的功率和容量根据电磁场理论(13-3)其中是Poynting矢量。第6页/共42页二、TE10波的功率和容量图

13-3计算功率时的面积元第7页/共42页二、TE10波的功率和容量(13-4)第8页/共42页二、TE10波的功率和容量空气波导非磁介质波导请注意:对非磁介质波导，表示介质中的波长。第9页/共42页二、TE10波的功率和容量在实际工程中有个功率容量问题,E0不能超过击穿场强Emax,所以(13-5)【讨论】(1)功率容量Pmax与波导面积ab成正比。所以,低频雷达功率容量大,此外,同样的情况波导比同轴线功率容量大。

第10页/共42页二、TE10波的功率和容量(2)Pmax与有关设很明显,x愈接近1则功率容量愈低,且x<0.5会出现其它模式。(13-6)图13-4第11页/共42页二、TE10波的功率和容量第12页/共42页目前的雷达战中，对提高峰值功率容量极为重视。因为在一定意义上，功率就是作用距离，所以增加传输线功率容量相当重要。气体击空的实质是场拉出游离电子在撞到气体分子之前已具有足够的动能，再次打出电子，形成连锁反应，以致击穿。如果在概念上，我们加大气体密度，就不会出现很大动能的电子，所以加大气压和降低温度是增加耐压功率的常用办法。实验表明：对于空气耐功率近似与气压的5/4次方成正比，而与绝对温度成反比。绝对湿度每增加2.5克/米3，耐功率下降6%。

二、TE10波的功率和容量在工程中常见的气体是SF6和cd2F2。不同气体,不同气压时耐功率实验结果(相对值)大气压充空气(干)充SF6(干)1.51.52.03.04.01.01.72.44.05.74.19.016.021.5/第13页/共42页二、TE10波的功率和容量不同温度时的饱和不汽密度温度℃0°10°20°30°40°50°饱和不汽密度4.849.417.330.351.283.0克/米3第14页/共42页二、TE10波的功率和容量上面所讨论的认为系统传输行波,倘若传输驻波则耐功率还会降低。如果令Pmax是驻波比为ρ时的入射功率,则(13-7)一般地说,驻波系数影响安全系数,只要打四倍余地完全足够。此外,在传输过程中尖端棱角是最容易发生打火击穿的地方,在高功率运用时一定要注意去掉毛刺。

第15页/共42页二、TE10波的功率和容量图

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尖端效应影响耐功率第16页/共42页三、TE10波内壁电流在电磁理论中已经讲过波导管壁的传导电流分布是由管内磁场的切向分量所决定。(13-8)图

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波导管内壁电流第17页/共42页三、TE10波内壁电流管壁电流处于波导内壁(因为有SkinEffect);大小等于方向由;决定。

第18页/共42页三、TE10波内壁电流第19页/共42页三、TE10波内壁电流第20页/共42页三、TE10波内壁电流第21页/共42页三、TE10波内壁电流第22页/共42页三、TE10波内壁电流总的内壁电流见图所示图

13-7第23页/共42页三、TE10波内壁电流中间的源由场的变化——也即位移电流给予连续。在波导中凡是切断电流的都要引起辐射和损耗,所以,波导与法兰的连接一定要密切配合。

第24页/共42页四、TE10波衰减在矩形波导作传输线运用时，功率容量和衰减是一个问题的两个方面：增加功率是为了使通讯雷达"看”远，减小衰减是为了保证功率不受损失，一个"增产”，一个"节支”，相互依存，缺一不

可。一般认为波导空间(Air Space)是无耗的，所谓衰减是指电流的壁损耗。假定P0是理想导体波导的传输功率，则第25页/共42页四、TE10波衰减于是(13-9)其中,表示单位长度内的功率损耗,负号代表功率减少,在小衰减的条件下,P≈P0,于是(13-10)第26页/共42页四、TE10波衰减图

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衰减计算用图第27页/共42页四、TE10波衰减在波导内表面壁dσ=dldz上衰减功率式中，Jsm——表面电流密度;Rs——表面电阻。

(13-11)第28页/共42页四、TE10波衰减其中,dP=-dPL(13-12)另一方面所以得到(13-13)第29页/共42页四、TE10波衰减其中,第30页/共42页式(13-13)给出的是NP/m,一般应采用dB/m,有adB/m=8.686aNP/m(13-14)四、TE10波衰减第31页/共42页四、TE10波衰减第32页/共42页四、TE10波衰减具体对于铜材料于是有(13-15)第33页/共42页矩形波导衰减小,要求b大,这样功率容易分散,对频率a有最佳值,a数量级是0.01dB/m左右。为了要确保电流损耗小,镀复厚度要超过趋肤深度δ。

四、TE10波衰减图

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衰减曲线第34页/共42页附录APPENDIX矩形波导衰减极值已经知道,在矩形波导TE10波中可以令,且第35页/共42页于是,对a优化时,所考虑的极值函数为也即第36页/共42页附录APPENDIX最后得到附录第37页/共42页APPENDIX其中a/b=∞极限值是附录第38页/共42页APPENDIX所以,能获得最小衰减的附录第39页/共42页APPENDIXPROBLEMS

13一、当波导内填充相对介电常数为

的介质时，求截止波长和波导波长表达式。二、为什么矩形波导通常采用TE1