《Ch15例题讲解实用教案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Ch15例题讲解实用教案（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第15章例 题 讲 解 Problems 例例1 1波导中不能传播波导中不能传播TEMTEM波。波。 根根据据约约定定：我我们们把把“ “空空心心” ”管管子子称称为为WaveguideWaveguide。( (事事实实上上，我我们们后后面面将将讨讨论论广广义义地地说说，双双导导体体(dot)(dot)管子也是波导管子也是波导) )。现在将证明，空心波导内不能传播。现在将证明，空心波导内不能传播TEMTEM波。波。 由由于于波波导导要要传传输输电电磁磁能能量量。也也就就是是说说，必必须须要要有有 方方向向的的PoyningtingPoyningting矢矢量量，所所以以，它它必必须须具具有有横
2、向的电场横向的电场 和磁场和磁场 磁场磁场 必须是封闭成圈的，因而只有如图必须是封闭成圈的，因而只有如图a a和和b b两种可能。两种可能。 第1页/共19页第一页，共20页。第15章例 题 讲 解 Problems 图图 15-1 15-1 小巢小巢(xio cho)(xio cho)的两种可能的两种可能 根据Maxwell方程(fngchng)要求 上面可能上面可能(a)(a)明显有明显有HzHz分量不满足分量不满足TEMTEM波要求。而可能性波要求。而可能性(b)(b)的小巢中间的小巢中间(zhngjin)(zhngjin)要末有要末有传导电流传导电流 ，要末有，要末有 。 第2页/共1
3、9页第二页，共20页。第15章例 题 讲 解 (c)(c)有中心有中心(zhngxn)(zhngxn)导体导体 (d)(d)有中心有中心(zhngxn)(zhngxn)电场电场 图图 15-2 15-2 情情况况(c)(c)有有中中心心导导体体(dot)(dot)也也即即同同轴轴线线，它它可可以以传传播播TEMTEM波波，但但不不属属于于这这里里讨讨论论的的“ “空空心心” ”波波导。导。 情况情况(d)(d)很明显存在很明显存在EzEz分量，当然不是分量，当然不是TEMTEM波。波。 Problems 第3页/共19页第三页，共20页。第15章例 题 讲 解 由此归纳出：空心波导不存在由此归
4、纳出：空心波导不存在TEMTEM波。波。 值值得得指指出出(zh (zh ch)ch)：TEMTEM波波和和TE(TE(或或TM)TM)波波的的最最大大区区别别是是TEMTEM波波可可以以00，而而TE(TE(或或TM)TM)则是则是fcfc，见图所示。，见图所示。 图15-3 TE，TM有截止频率的高通特性(txng) Problems 第4页/共19页第四页，共20页。第15章例 题 讲 解 例2矩形波导在z=0处接短路片，求波导内的场。在波导中心 处振荡(zhndng)按什么规律变化？并研究这种情况下功率容量与E0的关系。图图 15-4 15-4 Problems 第5页/共19页第五页
5、，共20页。第15章例 题 讲 解 解解这这是是一一个个实实际际问问题题(wnt)(wnt)。因因为为应应用用中中波波导导总总会会接接负负载载，而而其其中中短短路路负负载载是是最最常常用用的的，先写出入射场先写出入射场Problems (15-1)第6页/共19页第六页，共20页。第15章例 题 讲 解 有了短路片，就象一面镜子，镜子右边有了短路片，就象一面镜子，镜子右边(yu bian)(yu bian)有一虚源发出，反射场是有一虚源发出，反射场是 请注意，反射(fnsh)场只需写出Ey2，其余Hx2和Hz2由Maxwell方程得出。 Problems (15-2)第7页/共19页第七页，共
6、20页。第15章例 题 讲 解 应用应用(yngyng)z=0(yngyng)z=0处切向电场为处切向电场为0 0的边界条件的边界条件 合成合成(hchng)(hchng)电场电场Problems 第8页/共19页第八页，共20页。第15章例 题 讲 解 和传输线的做法类似，如果我们采用(ciyng)负载坐标系z，即z=z，有 很明显(mngxin)，如果把Waveguide情况的 传输线中的U+l，即短路线的电压波表达式，在 处 Problems (15-3)(15-4)第9页/共19页第九页，共20页。第15章例 题 讲 解 图 15-5 画出驻波(Standing Wave)分布图，节点
7、(ji din)方程Problems 两个零点(ln din)之间的距离(15-5)第10页/共19页第十页，共20页。第15章例 题 讲 解 在微波技术中，测量g(当已知a时，也即间接测量和f)的最常用办法就是(jish)端接短路板，由x=a/2开槽的测量线，用探针精确测出两个驻波零点之间的距离，即g/2，且 Problems 同时(tngsh)可确定和f。(15-6)第11页/共19页第十一页，共20页。第15章例 题 讲 解 再研究在波导全驻波(zh b)(短路)条件下的功率容量可见(kjin) Problems Emax=2E0 这里的E0表示入射波场强，在短路(dunl)情况下(15
8、-7)第12页/共19页第十二页，共20页。第15章例 题 讲 解 也即入射功率容量(rngling)小了四倍，原因是最大场强是两倍入射场强。 推广到更一般情况，若负载反射是，则 Problems (15-10)(15-9)(15-8)计及可知(k zh)第13页/共19页第十三页，共20页。第15章例 题 讲 解 从这个例子很明显看出：只要把场的横向变化(binhu)看成一个量，则波导又回到了传输线。不过，这种返回是辩证的螺旋上升，这时由g取代了，因为波导波型中c始终起着作用。 从波型特征量角度，除了和Z0()，我们还要添上c(或kc)。 Problems 第14页/共19页第十四页，共20
9、页。第15章例 题 讲 解 例3深入研究矩形波导中TE10波广义(gungy)传输线。 图 15-6 从广义传输线理论(lln)已经知道 Problems (15-11)第15页/共19页第十五页，共20页。第15章例 题 讲 解 写出TE10波的场方程(fngchng)Problems (15-12)(15-11)这样定义(dngy)满足第16页/共19页第十六页，共20页。第15章例 题 讲 解 于是(ysh)可得 Problems 波型阻抗(zkng)(15-14)(15-13)第17页/共19页第十七页，共20页。第15章例 题 讲 解 传输(chun sh)常数 Problems 也
10、可以看出：广义(gungy)传输线理论的正确性。(15-15)第18页/共19页第十八页，共20页。感谢您的观赏(gunshng)！第19页/共19页第十九页，共20页。内容(nirng)总结第15章。例 题 讲 解。磁场 必须是封闭成圈的，因而只有如图a和b两种可能。图 15-1 小巢的两种可能。而可能性(b)的小巢中间要末有传导电流 ，要末有。第2页/共19页。情况(c)有中心导体也即同轴线，它可以传播TEM波，但不属于(shy)这里讨论的“空心”波导。图15-3 TE，TM有截止频率的高通特性。应用z=0处切向电场为0的边界条件。也即入射功率容量小了四倍，原因是最大场强是两倍入射场强第二十页，共20页。
