波导介质中的相速度和波长

题库-微波技术与天线

题库-微波技术与天线微波技术与天线题库⼀、填空题1. 驻波⽐的取值范围为；当传输线上全反射时，反射系数为，此时驻波⽐ρ等于。

2. γ=α+jβ称为，其中α称为，它表⽰传输线上的波，β称为，它表⽰传输线上的波。

3. 特性阻抗50欧的均匀传输线终端接负载Z1为20j欧、50欧和20欧时，传输线上分别形10cm，如图所⽰：Z in＝；Z in＝；在z=5cm处的输⼊阻抗Z in＝；2.5cmρ=。

5. ⽆耗传输线的终端短路和开路时，阻抗分布曲线的主要区别是终端开路时在终端处等效为谐振电路，终端短路时在终端处等效为谐振电路。

6. ⼀段长度为l（07. 阻抗匹配分为阻抗匹配、阻抗匹配和阻抗匹配，它们反映Z0，根据各点在下图所⽰的阻抗圆( )；( );⑤R＜Z0，X＝0 ( ); ⑥R＝Z0，X＝0 ( );⑦Г=0 ( ); ⑧SWR=1 ( );⑨=1Γ( ); ⑩ SWR=∞( ).9. 在导⾏波中, 截⽌波长λc最长的电磁波模称为该导波系统的主模。

矩形波导的主模为模, 因为该模式具有场结构简单、稳定、频带宽和损耗⼩等特点, 所以实⽤时⼏乎毫⽆例外地⼯作在该模式。

10. 与矩形波导⼀样，圆波导中也只能传输TE波和TM波；模是圆波导的主模，模是圆波导第⼀个⾼次模，⽽模的损耗最低，这三种模式是常⽤的模式。

11. 在直⾓坐标系中，TEM波的分量E z和H z为零；TE波的分量为零；TM波的分量为零。

12. 低频电路是参数电路，采⽤分析⽅法，微波电路是参数电路，采⽤分析⽅法。

13. 简并模式的特点就是具有相同的和不同的。

14. 微带线的弯区段、宽度上的阶变或接头的不连续性可能会导致电路性能的恶化，主要是因为这种不连续性会引⼊。

15. 写出下列微波元件的名称。

(a) (b) (c) (d)16. 下图(a)为微带威尔⾦森功分器，特性阻抗等于，其电长度L等于。

图（b）的名称是，1端⼝和2端⼝之间功率相差，2端⼝和3端⼝之间相位相差，4端⼝为隔离端⼝，是使⽤时该端⼝如何处理？。

波的基本性质

在空间以特定形式传播的物理量或物理量的扰动。

由于是以特定的形式传播，这个物理量（或特定边界条件下的解。

物理定义wave某一物理量的扰动或振动在空间逐点传递时形成的运动。

不同形式的波虽然在产生机制、传播方式和与物质的相互作用等方面存在很大差别，但在传播时却表现出多方面的共性，可用相同的数学方法描述和处理。

产生及类别波动是物质运动的重要形式，广泛存在于自然界。

被传递的物理量扰动或振动有多种形式，机械振动的传递构成机械波，电磁场振动的传递构成电磁波（包括光波），温度变化的传递构成温度波（见液态氦），晶体点阵振动的传递构成点阵波（见点阵动力学），自旋磁矩的扰动在铁磁体内传播时形成自旋波（见固体物理学），实际上任何一个宏观的或微观的物理量所受扰动在空间传递时都可形成波。

最常见的机械波是构成介质的质点的机械运动（引起位移、密度、压强等物理量的变化）在空间的传播过程，例如弦线中的波、水面波、空气或固体中的声波等。

产生这些波的前提是介质的相邻质点间存在弹性力或准弹性力的相互作用，正是借助于这种相互作用力才使某一点的振动传递给邻近质点，故这些波亦称弹性波。

振动物理量可以是标量，相应的波称为标量波（如空气中的声波），也可以是矢量，相应的波称为矢量波（如电磁波）。

振动方向与波的传播方向一致的称纵波，相垂直的称为横波。

共同特性各种形式的波的共同特征是具有周期性。

受扰动物理量变化时具有时间周期性，即同一点的物理量在经过一个周期后完全恢复为原来的值；在空间传递时又具有空间周期性，即沿波的传播方向经过某一空间距离后会出现同一振动状态（例如质点的位移和速度）。

因此，受扰动物理量u既是时间t，又是空间位置r的周期函数，函数u（t，r）称为波函数或波动表示式，是定量描述波动过程的数学表达式。

广义地说，凡是描述运动状态的函数具有时间周期性和空间周期性特征的都可称为波，如引力波，微观粒子的概率波（见波粒二象性）等。

各种波的共同特性还有：①在不同介质的界面上能产生反射和折射，对各向同性介质的界面，遵守反射定律和折射定律（见反射定律、折射定律）；②通常的线性波叠加时遵守波的叠加原理（见光的独立传播原理）；③两束或两束以上的波在一定条件下叠加时能产生干涉现象（见光的干涉）；④波在传播路径上遇到障碍物时能产生衍射现象（见光的衍射）；⑤横波能产生偏振现象（见光学偏振现象）。

微波技术基础思考题

微波技术基础思考题1、微波是一般指频率从300M至3000GHz范围内的电磁波，其相应的波长从1m至0.1mm。

从电子学和物理学的观点看，微波有似光性、似声性、穿透性、非电离性、信息性等重要特点。

2、导行波的模式，简称导模，是指能够沿导行系统独立存在的场型，其特点是：（1）在导行系统横截面上的电磁波呈驻波分布，且是完全确定的。

这一分布与频率无关，并与横截面在导行系统上的位置无关；（2）导模是离散的，具有离散谱；当工作频率一定时，每个导模具有唯一的传播常数；（3）导模之间相互正交，彼此独立，互不耦合；（4）具有截止特性，截止条件和截止波长因导行系统和因模式而异。

3、广义地讲，凡是能够导引电磁波沿一定的方向传播的导体、介质或由它们组成的导波系统，都可以称为传输线。

若按传输线所导引的电磁波波形（或称模、场结构、场分布），可分为三种类型：（1）TEM波传输线，如平行双导线、同轴线、带状线和微带线，他们都是双导线传输系统；（2）TE波和TM波传输线，如矩形、圆形、脊形和椭圆形波导等，他们是由金属管构成的，属于单导体传输系统；（3）表面波传输系统，如介质波导（光波导）、介质镜象线等，电磁波聚集在传输线内部及其表面附近沿轴线方向传播，一般是TE或TM波的叠加。

对传输线的基本要求是：工作频带宽、功率容量大、工作稳定性好、损耗小、易耦合、尺寸小和成本低。

一般地，在米波或分米波段，可采用双导线或同轴线；在厘米波段可采用空心金属波导管及带状线和微带线等；在毫米波段采用空心金属波导管、介质波导、介质镜像线和微带线；在光频波段采用光波导（光纤）。

以上划分主要是从减少损耗和结构工艺等方面考虑。

传输线理论主要包括两方面的内容：一是研究所传输波形的电磁波在传输线横截面内电场和磁场的分布规律（也称场结构、模、波型），称横向问题；二是研究电磁波沿传输线轴向的传播特性和场的分布规律，称为纵向问题。

横向问题要通过求解电磁场的边值问题来解决；各类传输线的纵向问题却有很多共同之处。

电信传输原理习题解答

γ = α + jβ
10.设某同轴线的外导体内直径为20mm，内导体外直径为10mm，求其设某同轴线的外导体内直径为20mm，内导体外直径为10mm，设某同轴线的外导体内直径为20mm 10mm 特性阻抗；若在内外导体之间充ε为2.2的介质求其特性阻抗。的介质，特性阻抗；若在内外导体之间充为2.2的介质，求其特性阻抗。解：
cTE10
(2)
λcTE = 2a = 8.08(cm) > λ
10
λcTE = a = 4.04(cm) > λ
20
Байду номын сангаас
λc =
2 m 2 n 2 ( ) +( ) a b
λcTE = 2b = 4.04(cm) > λ
01
λcTM =
11
2ab a +b
2 2
= 3.61(cm) > λ
会产生色散。但是题目不满足单模传输条件 a < λc < 2a 会产生色散。
由
λp =
Vp f
=
λ λ 2 1− ( ) λc
及
c 3 ×108 λ= = = 3.3(cm) 9 f 10 ×10
λc =
λ λ 2 1− ( ) λp
= 4.54(cm)
fc =
c
λc
= 6.61GHz
(2)相速度，群速度和波阻抗 TE10 相速度Vp，群速度Vg和波阻抗和波阻抗Z 相速度
P LP = 10 lg 1 1mw 1 L = 1 ln P P 2 1mw
绝对功率电平计算
dBm NP
p1 [ LP ] = 10 lg p2 1 p1 [ LP ] = ln 2 p2

1.4导行波及其一般传输特性

相互正交、独立、无耦合。
具有截止特性 (形状、系统）。
(4) 规则导行系统（ragular guided system): 无限长、笔直，其尺
寸、介电系数、边界沿轴向均不发生变化。
2. 导行波场的分析
麦克斯韦方程组：
D H J t B E t B 0 D
（1.4-42）
Z ( z ) Ae
由
j z
k k
2 c 2
2 2
2
fc kc k 1 f 1 k f
可知当 k 2 k c2 时，β 为虚数，则导模不能传播。当 k 2 k c2 ，β 为实数，则导模能传播。传输状态： c k kc 或 f f c
(iii) 混合波:
k 0
2 c
k2 2
k k
2 c 2
2
对应导行系统为横向衰减型，其波束缚于导行系统表面
附近 (surface wave) 。
vp c / r
故称为慢波、有色散。
当且仅当k > kc才能传播。
以上是微波常用的分类法。
Z ( z ) A1e
j z
质损耗。因而电磁波在传输过程中，其振幅会逐渐减小，也就是说存在功率损耗，这种损耗应根据具体情况来计算。
本章小结
本章主要介绍了：微波的波段、分类、特点与应用。
导行系统、导行波、导波场满足的方程（Halmholtz Eq、横纵关系）；导行波的分类（TE、TM、TEM）和基本求解方法：本征值 --- 纵向场法；非本征值 --- 标量位函数法（TEM）
基本传输特性，表1-2要理解，即书上p14。��

光波导第五章

低相对折射率差光纤产生的色散小—— 减小∆ 的原因。的原因。低相对折射率差光纤产生的色散小
对于一个NA=0.275, n1=1.487 的阶跃折射率光纤，传输的阶跃折射率光纤，对于一个光脉冲扩展为84.76 ns/Km 光脉冲扩展为设要求的传输速率为10Mbps 设要求的传输速率为 10× 个脉冲/ ），则其（10×106个脉冲/秒），则其周期为100 ns。周期为100 ns。
vg
A( z; t ) =
[T
4 0
+ (2β2 z)
T 0
2 1/ 4
]
t2 ex − p (2β2 z)2 2 T + 0 T2 0

（5.3a））
2β2 z 1 2 − 2β2 z Φ( z; t ) = 4 t − tan 1 2 ） 2 T 2 （5.3b） T + (2β2 z) 0 0
是频率的函数，在色散介质中传播常数β 是频率的函数，在ω0 附近用泰勒级数展开：展开： dβ 1 d 2β (ω −ω0 ) + (ω −ω0 )2 + • • • β (ω) = β (ω0 ) + dω ω0 2 dω2 ω
0
代入电场的时域表示式，经整理有：代入电场的时域表示式，经整理有：
传输1Km扩展84.76ns，传输传输1Km扩展84.76ns， 1Km扩展84.76ns 2Km扩展169.52ns，扩展169.52ns 2Km扩展169.52ns，出现脉冲重叠。重叠。
解决模式色散的途径
5.3 波长色散
处脉冲波电场波形表示成：设光频为ω0 ，在光纤入射端 z=0 处脉冲波电场波形表示成：

波导中的群速和相速度之间的关系

波导中的群速和相速度之间的关系波导中的群速度和相速度是指波在波导中的传播速度。

波导是指电磁波、声波或者其他类型的波能在其中传播的物理结构，例如电线、声学导管等。

在波导中，群速度是指整个波包在波导中的传播速度，它是由波导的物理性质决定的。

相速度是指波在波导中的相对速度，它是由波的频率和波长决定的。

波导中的群速和相速度之间的关系可以用公式表示为：
v = f * λ
其中，v是群速度，f是波的频率，λ是波的波长。

由公式可以看出，群速度是由波的频率和波长决定的，因此群速和相速度之间是有关系的。

例如，如果波的频率增大，那么群速也会增大；如果波的波长增大，那么群速也会减小。

微波技术复习题

微波技术复习题一、填空题1.若传输线的传播常数γ为复数，则其实部称为衰减常数，量纲为奈培/米(Np/m)或者分贝/米(dB/m)，它主要由导体损耗和介质损耗产生的；虚部称为相位常数，量纲为弧度/米(rad/m)，它体现了微波传输线中的波动过程。

2.微波传输线中相速度是等相位面移动的速度，而群速度则代表能量移动的速度，所以相速度可以大于光速，而群速度只能小于或等于光速，且相速度和群速度的乘积等于光速的平方或c23.在阻抗圆图中，上半圆的阻抗呈感性，下半圆的阻抗呈容性，单位圆上为归一化电阻零，实轴上为归一化电抗零。

4.矩形金属波导(a>b)的主模是TE10，圆形金属波导的主模是TE11，同轴线的主模是TEM。

5.若传输线端接容性负载(Z L=R L+jX L，X L<0)，那么其行驻波分布离负载端最近的是电压节点；若端接感性负载(Z L=R L+jX L，X L>0)，那么其行驻波分布离负载端最近的是电压腹点。

6.阻抗圆图是由单位电压反射系数坐标系和归一化阻抗坐标系组成的，其中前者又由单位电压反射系数的模值圆和单位电压反射系数的相角射线组成，而后者又由归一化电阻圆和归一化电抗圆组成。

7.在金属波导截止的情况下，TE模的波阻抗呈感性，此时磁储能大于(大于/小于)电储能；TM模的波阻抗呈容性，此时电储能大于(大于/小于)磁储能。

8.微带线的主模为准TEM模，这种模式的主要特征是Hz和Ez都不为零，未加屏蔽时，其损耗包括导体损耗，介质损耗和辐射损耗三部分。

9.特性阻抗为50Ω的均匀传输线终端接负载R L为j20Ω,50Ω,20Ω时，传输线上分别形成纯驻波，纯行波，行驻波。

10.均匀传输线的特性阻抗为50Ω，线上工作波长为10cm,终端接有负载Z L，Z Lˊ1).若Z L=50Ω，在zˊ=8cm处的输入阻抗Z in=50Ω, 在zˊ=4cm处的输入阻抗Z in=50Ω。

2).若Z L=0，在zˊ=2.5cm处的输入阻抗Z in=∞Ω, 在zˊ=5cm处的输入阻抗Z in=0Ω,当0<zˊ<2.5cm处, Z in呈感性，当2.5<zˊ<5cm处, Z in呈容性3). 若Z L=j50Ω，传输线上的驻波系数ρ=∞。

简明光波导模式理论

简明光波导模式理论光波导模式理论是光学领域中的重要理论之一，它主要研究光在波导结构中的传播模式和特性。

在本文中，我们将简要介绍光波导模式理论的基本概念、原理、种类和特点，以及在光电子学、光通信等领域的应用，并分析其优缺点及改进方向。

1、光波导模式理论的基本概念和原理光波导模式理论主要研究光在波导结构中的传播模式和特性。

波导结构是指能够约束和引导光波传播的介质层或光纤。

根据麦克斯韦方程组和波动光学理论，光波导模式理论可描述为在波导结构中传播的光波的电磁场分布和传播常数之间的关系。

在光波导中，光波的电磁场分布在横向和纵向两个方向上，因此光波导模式理论包括横向模态和纵向模态。

横向模态是指光波在波导结构横截面上的场分布，它包括多种模式，如基模、高阶模、辐射模等。

纵向模态是指光波在波导结构长度方向上的场分布，它描述了光波的传播行为，包括相速度、群速度、衰减等参数。

2、光波导模式的种类和特点根据光波在波导结构中的传播特性和横向模态，光波导模式可分为多种类型。

其中，常见的类型包括：(1)基模（Fundamental Mode）：基模是波导结构中最基本的横向模态，它的场分布具有对称性，并且在横向方向上具有最小的光强分布。

基模的传播常数较小，具有最小的衰减系数。

(2)高阶模（Higher-order Mode）：高阶模是波导结构中除基模以外的其他模态，它的场分布具有非对称性，并且在横向方向上具有较大的光强分布。

高阶模的传播常数较大，具有较大的衰减系数。

(3)辐射模（Radiation Mode）：辐射模是波导结构中不限制光波传播的模态，它的场分布不受波导结构的限制，并且可以向外部辐射能量。

辐射模的传播常数最小，衰减系数也最小。

3、光波导模式在光电子学、光通信等领域的应用光波导模式理论在光电子学、光通信等领域具有广泛的应用价值。

例如，在光电子器件方面，光波导模式理论可用于分析器件的性能和使用条件。

在光纤通信方面，光波导模式理论可用于研究光的传输和信号处理。

微波技术基础_3_微波集成传输线资料

K(· )为第一类完全椭圆积分，k为模数，k’为补模数。 k 1 k 2 k与带状线的尺寸w和b有关。 w k sech 2b
带状线二、相速度和波导波长带状线的主模为TEM模传播速度为:
北京交通大学
Beijing Jiaotong University
9
vp
c
r
波导波长为:
难点：耦合带状线的主要特性。
微波集成传输线内容提要 3.1 带状传输线
北京交通大学
Beijing Jiaotong University
3
3.2 微带线
3.3 耦合微带线
3.4 共面波导
微波集成传输线内容提要 3.1 带状传输线
北京交通大学
Beijing Jiaotong University
四、微带线的损耗微带线的损耗包括导体损耗、介质损耗和辐射损耗。（频率较低时，辐射损耗一般可忽略）
re 0 g re
vp
c
c d r c为导体的衰减常数， d为介质的衰减常数
微带线
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22
微带线一、微带线中的模式
E、H — 空气中的场 E、H — r 1的介质中的场
北京交通大学
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14
介质与空气分界面处，电场强度、磁场强度的切向分量应该连续，即：
E x Ex E z Ez
H x Hx H z Hz
北京交通大学
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25
200Ω
150Ω

波导的传播常数

波导的传播常数1.引言1.1 概述概述波导是一种将电磁波束缚在其中传播的结构，它在通信、雷达和微波技术等领域起着重要作用。

波导的传播常数是描述波导中电磁波传播特性的重要参数。

传播常数与波长、频率、介质特性等因素密切相关，它决定了波导中电磁波的传播速度和衰减程度。

在本篇长文中，我们将重点讨论波导的传播常数及其概念。

首先，我们将介绍波导的定义和基本原理，包括波导的结构和工作原理。

然后，我们将详细讨论波导的传播常数的概念，解释传播常数反映了波导中电磁波的传播效果和衰减情况。

通过对波导传播常数的研究，我们可以深入了解波导中电磁波的传播行为，为波导的设计和优化提供重要的参考。

同时，波导传播常数的研究也有助于推动相关技术的发展和应用，为无线通信、微波雷达等领域的进一步突破提供理论支持。

在本文的结论部分，我们将总结波导传播常数的重要性，并展望未来对波导传播常数的研究方向。

通过不断深入研究波导传播常数，我们可以进一步提高波导的性能和应用范围，为相关领域的科学研究和工程实践做出更大的贡献。

通过本文的阅读，读者将会对波导传播常数有一个全面的了解，并对波导及其在通信、雷达和微波技术中的应用有更深入的理解。

同时，本文也将为相关领域的研究者提供一定的参考和指导，促进该领域的发展和创新。

1.2文章结构文章结构本文分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分主要包括概述、文章结构和目的。

1.1 概述：本部分将简要介绍波导及其传播常数的基本概念，引起读者对该主题的兴趣。

波导是一种用于传输电磁波的结构，在通信、雷达、光纤通信等领域有着广泛应用。

而波导的传播常数则是波导特有的物理量，用于描述电磁波在波导中传播的特性。

1.2 文章结构：本文的结构如下所示：第二部分为正文，主要包括波导的定义和基本原理以及波导的传播常数的概念。

第三部分为结论，主要总结了波导传播常数的重要性，并对未来研究方向进行了展望。

通过这样的文章结构，希望能够系统地介绍波导的传播常数，使读者对该主题有一个全面的了解。

微波技术基础第二章课后答案杨雪霞

炒五香瓜子的家常做法是什么关于《炒五香瓜子的家常做法是什么》，是我们特意为大家整理的，希望对大家有所帮助。

小颗的葵瓜子是生活起居之中的休闲零食，无论是看电视剧還是玩手机的情况下，休闲娱乐時间都是有些人怀着一袋或一捧葵瓜子，如今大部分年青人对葵瓜子的口感追求完美比较多，大量的人喜欢吃五香的，五香瓜子中添加了各种各样八角茴香，长期吃在所难免令人担忧里边的料不安全，可是原汁原味的葵瓜子会令人感觉沒有味儿，实际上葵瓜子的自身是不是带有丰富多彩的亚麻油酸，能够协助身体平稳血压，另外能健脾养胃，补充维他命，五香瓜子不安全的，能够自身在家里做好自己做的五香瓜子，简易性价比高，吃起來也十分安心，另外还能降血压，补充维他命。

瓜子的功效与作用适当吃瓜子益处许多，如葵瓜子中的亚麻油酸能够维持血压平稳，减少身体胆固醇这些。

不一样种类的瓜子的功效与作用各不相同：1、西瓜子能健胃消食、利肺、润肠通便。

2、葵花仁油酸及维生素E成分丰富多彩。

3、南瓜籽有除虫功效，适度嗑点葵瓜子，能刺激性舌头上的味蕾神经，推动唾沫、胃酸的代谢，有益消化吸收，有益身体健康，还能推动脸部肌肉的健身运动。

4、据报道，葵花仁有诊疗使用价值，能冶疗泻痢、脓疱疮等病症。

但因为葵瓜子中带有一定的糖份，糖尿病患者应当尽量避免吃，假如每日吃500克的葵瓜子，对血糖值毫无疑问会出现影响，不利糖尿病患者控制血糖。

除此之外，葵瓜子除含丰富多彩的蛋白外，也有植物油脂，很多食入不但使发热量大幅提升，并且使血糖上升。

一部分血糖可根据糖异生功效转换为葡萄糖，上升血糖值。

此外，吃瓜时，唾沫会因为黏附在瓜子皮上被吐出来而损害。

五香瓜子原材料葵花仁仁适当调味品：食用盐适当姜适当八角适当麻椒适当八角茴香适当小茴香适当作法1。

将葵花瓜子放进盆里，倒进清水冲洗除在其中脏物2。

将葵花瓜子放进骰子选用冷水边清洗轻搓，反复几回以尽可能洗干净3。

用沙布缝纫一小包，将姜片、麻椒、八角、茴香、八角茴香填写在其中缝住沙布包口，制成调味料包4。

微波基本参数的测量—原理

微波基本参数的测量一、实验目的1、了解各种微波器件；2、了解微波工作状态及传输特性；3、了解微波传输线场型特性；4、熟悉驻波、衰减、波长（频率）和功率的测量；5、学会测量微波介质材料的介电常数和损耗角正切值。

二、实验原理微波系统中最基本的参数有频率、驻波比、功率等。

要对这些参数进行测量，首先要了解电磁波在规则波导内传播的特点，各种常用元器件及仪器的结构原理和使用方法，其次是要掌握一些微波测量的基本技术。

１、导行波的概念：由传输线所引导的，能沿一定方向传播的电磁波称为“导行波”。

导行波的电场E 或磁场H 都是x 、y 、z 三个方向的函数。

导行波可分成以下三种类型： (A) 横电磁波（TEM 波）：TEM 波的特征是：电场E 和磁场H 均无纵向分量，亦即： 0=Z E ,0=Z H 。

电场E 和磁场H ，都是纯横向的。

TEM 波沿传输方向的分量为零。

所以，这种波是无法在波导中传播的。

(B) 横电波（TE 波）：TE 波即是横电波或称为“磁波”（H 波），其特征是0=Z E ,而0≠Z H 。

亦即：电场E 是纯横向的，而磁场H 则具有纵向分量。

(C) 横磁波（TM 波）：TM 波即是横磁波或称为“电波”(E 波)，其特征是0=Z H ，而0≠Z E 。

亦即：磁场H 是纯横向的，而电场E 则具有纵向分量。

TE 波和TM 波均为“色散波”。

矩形波导中，既能传输mm T E 波，又能传输mm T M 波（其中m 代表电场或磁场在x 方向半周变化的次数，n 代表电场或磁场在y 方向半周变化的次数)。

２、波导管：波导管是引导微波电磁波能量沿一定方向传播的微波传输系统，有同轴线波导管和微带等，波导的功率容量大，损耗小。

常见的波导管有矩形波导和圆波导，本实验用矩形波导。

矩形波导的宽边定为x 方向，内尺寸用a 表示。

窄边定为y 方向，内尺寸用b 表示。

10TE 波以圆频率ω自波导管开口沿着z 方向传播。

在忽略损耗，且管内充满均匀介质（空气）下，波导管内电磁场的各分量可由麦克斯韦方程组以及边界条件得到：()sin()j t z o y x E je ωβωμππα-=-， ()sin()j t z o x xH j e ωβμαππα-=()cos()j t z z x H e ωβπα-=， x y z E E E ==，2gπβλ=其中，位相常数g λ=，波导波长cf λ=。

电磁场与电磁波-- 规则金属波导讲解

第4章规则金属波导微波传输线是用来传输微波信号和微波能量的传输线。

微波传输线的种类很多，比较常用的有平行双线、矩形波导、圆波导、同轴线、带状线和微带线等。

导波系统中的电磁波按纵向场分量的有无，可分为以下三种波型(或模)：(1) 横磁波(TM 波)，又称电波(E 波)：0,0≠=z z E H (2) 横电波(TE 波)，又称磁波(H 波)：0,0≠=z z H E (3) 横电磁波(TEM 波)：0,0==z z H E其中横电磁波只存在于多导体系统中，而横磁波和横电波一般存在于单导体系统中，它们是色散波。

4-1电磁场理论基础一、导波概念: 1、思想（1）导波思想：（2）广义传输线思想：（3）本征模思想2、方法：波导应该采用具体措施（1）坐标匹配（2）分离变量法（3）边界确定常数二、导行波的概念及一般传输特性1、导行波的概念1）导行系统：用以约束或引导电磁波能量定向传输的结构。

其主要功能有二：(1)无辐射损耗地引导电磁波沿其轴向行进而将能量从一处传输至另一处，称这为馈线；(2)设计构成各种微波电路元件，如滤波器、阻抗变换器、定向耦合器等。

导行系统分类：按其上的导行波分为三类：(1)TEM或准TEM传输线，(2)封闭金属波导，(3)表面波波导（或称开波导）。

如书上图1.4-12）规则导行系统：无限长的笔直导行系统，其截面形状和尺寸，媒质分布情况，结构材料及边界条件沿轴向均不变化。

3）导行波的概念能量的全部或绝大部分受导行系统的导体或介质的边界约束，在有限横截面内沿确定方向（一般为轴向）传输的电磁波。

简单地说就是沿导行系统定向传输的电磁场波，简称为“导波”。

由传输线所引导的，能沿一定方向传播的电磁波称为“导行波”。

导行波的电场E 或磁场H 都是x 、y 、z 三个方向的函数。

导行波可分成以下三种类型：（1）横电磁波（TEM 波）：（Transverse Electronic and magnetic Wave ）各种传输线使电磁能量约束或限制在导体之间空间沿其轴向传播，其导行波是横电磁（TEM ）波或准TEM 波。

光波在光纤波导中的传播

无偏振
当光波的电场矢量在垂直于传播方向上没有变化时，形成无
偏振光。
03
光纤波导的结构与性质
光纤的结构
光纤由纤芯、包层和涂覆层组成。纤芯是光波的传输通道，包层对光波进行限制，涂覆层保护光纤不受外界环境的影响。
纤芯的折射率高于包层的折射率，使光波在纤芯中形成全反射，从而实现光的导波作用。
光纤的尺寸和形状需精确控制，以确保光波在光纤中的稳定传输。
THANK YOU
光波的能量损失与色散
能量损失
光波在传播过程中由于吸收、散射等原因导致的能量衰减。
色散
不同频率的光波在同一种介质中具有不同的传播速度，导致光波的频率成分分离的现象。
05
光纤波导中的光波控制技术
光波的调制技术
强度调制
通过改变光波的强度（功率）来传递信息，通常使用电信号控制
激光器的电流来实现。
相位调制
光纤通信的应用
光纤通信在电信、广播电视、互联网等领域得到广泛应用，实现了高速、大容量的信息传输。
光纤通信技术还在医疗、军事、航空航天等领域有重要应用，如光纤传感器、光纤陀螺仪等。
02
光波的基本知识
光波的波动性质
01
02
03
波动性
光波作为电磁波的一种，具有波动性质，如干涉、衍射等。
传播速度
光纤的传输模式
光纤的传输模式是指光波在光纤中的传播方式。单模光纤和多模光纤是两种常见的传输模式。
多模光纤中，允许多个模式的光波同时传输，具有较大的传输损耗和较窄的频带范围，适用于短距离和小容量的信息传输。
单模光纤中，只允许一个模式的光波传输，具有较小的传输损耗和较宽的频带范围，适用于长距离和大容量的信息传输。

光波导器件复习

分析方法：射线光学法（几何光学）、波动方程法（麦克斯韦方程组+边界条件）
2.1.2
1.斯涅尔定律
反射光线和折射光线位于入射光线和法线所决定的平面内，反射光线和入射光线位于法线的两侧，且
2.菲涅尔公式
光波的偏振态
横磁波（TM波，P波）：E矢量//入射面，H矢量I入射面
横电波（TE波，S波）：H矢量//入射面，E矢量I入射面
1.2.2
1.宽的传输带宽（光传输）
2.快的运算速率（光计算）
3.大的存储及处理容量（光存储）
集成光学的应用：光通信系统、光传感、光计算机组成。
1.3
1.有源器件
定义：需要外加能源驱动工作的光电子器件。
实例：半导体光源、半导体光探测器、光纤激光器、光纤放大器、光波长转换器、光调制器、光开关、理由器。
光波导器件复习
第一章
1.1
导波光学研究的波长范围为0.1~10um。
光纤损耗：
集成光学核心：平面光波导
在光波导上制造微型的光学元件，并互连耦合成为具有一定功能的光学系统，用以实现光的发射、传输、偏转、调制和探测功能的光路系统。
1.2
1.2.1
1.离散光学系统构成及缺点
定义：将具有一定几何尺寸的光学器件固定在大型的光学平台或光具座上所构成的光学系统。
介质光波导三要素：1.“芯/包”结构；2.凸型折射率分布，n1>n2；3.低传输损耗
光波导的分类
按形状：平板光波导、条形光波导、脊型光波导、圆柱光波导（光纤）
按折射率：渐变型、突变型
按对称：对称型、非对称型
圆柱波导（光导纤维）
纤芯直径大小：单模—8-10um；多模50-62.5um
包层直径大小：125um

波导波长和工作波长

波导波长和工作波长波导波长和工作波长是两个不同概念，但是它们之间有密切的关联。

在本文中，我们将详细介绍波导波长和工作波长。

一、波导波长波导波长可以定义为在波导中传播的电磁波的所占据的距离，通常用λ表示。

波导波长是波导中电磁场分布的基本特性之一，它是由波在波导中传播的方式所决定。

波导波长是与波导结构相关的，是波在此结构中的特定传播方式所决定的。

在波导中，波的传播速度取决于波的频率和波的波长。

与自由空间中的波长不同，波导中的波长会随着波在波导中的传播方式而改变。

因此，波导波长是波在波导中的传播方式所决定的，也是波在波导中的频率和波长的函数。

波长越短，波的频率就越高，波长越长，波的频率就越低。

波导波长对于波在波导中的传播和耦合非常重要。

在波导中，波的传播距离和功率损耗都与波导波长有关。

因此，在设计和分析波导系统时，必须考虑波导波长的影响。

二、工作波长与波导波长不同，工作波长是与自由空间相关的，是电磁波在自由空间中的特定传播方式所决定的。

在自由空间中，电磁波的传播速度是恒定的，因此工作波长是与电磁波频率直接相关的。

工作波长对于电磁波在自由空间中的传播和反射非常重要。

在电磁波与介质之间传播时，工作波长决定了电磁波与介质之间的耦合状态。

同时，工作波长还决定了电磁波在介质中反射的情况。

总之，波导波长和工作波长是波导系统和自由空间中电磁波传播的重要参数。

理解这两个概念之间的关系对于波导系统的设计和分析非常重要。

波导系统是一种利用波导介质传送电磁波的通信系统，广泛应用于雷达、微波炉和通信系统等领域。

在波导系统中，在特定的频率下，波导只允许某些波的传播，而其余波则被反射或吸收。

因此，在波导系统中，波导波长和工作波长的匹配性对于波的传播和耦合非常重要。

波导波长和工作波长之间的关系由波的传播速度决定。

在波导中，波的传播速度是固定的，取决于波导材料和波的传播方式。

因此，波导波长是由波在波导中传播方式所决定的。

由于波导材料和结构的不同，不同类型的波导具有不同的波导波长。

波导内电磁波速度_概述说明以及解释

波导内电磁波速度概述说明以及解释1. 引言1.1 概述波导是一种常用于传输电磁波的导波结构，它在无线通信、光纤通信等领域扮演着重要的角色。

了解和掌握波导内电磁波速度的概念和特性对于有效设计和优化波导系统至关重要。

1.2 文章结构本文将从三个方面详细介绍波导内电磁波速度。

首先，在第2节中，我们将对什么是波导以及其工作原理进行概述。

然后，第3节将详细说明波导内电磁波速度的影响因素和计算方法。

最后，在第4节中，我们将解释不同类型的波导内电磁波速度差异，并进行材料介电常数和导体损耗对速度影响的解释。

1.3 目的本文旨在让读者全面了解和认识波导内电磁波速度，并通过深入探讨不同类型的波导、传播模式以及材料参数等因素对速度产生的影响进行说明。

通过本文内容的学习，读者可以更好地理解并应用该知识领域，并为未来相关领域提供有益的展望和应用。

2. 波导内电磁波速度概述2.1 什么是波导波导是一种特殊的传输介质或结构，用于有效地传播电磁波。

与自由空间相比，波导能够限制电磁波的传播范围并提高其传输效率。

常见的波导包括金属管、光纤以及微带线等。

2.2 波导的工作原理波导利用反射和折射等现象来限制电磁波在特定区域内的传播。

当电磁波进入波导时，它会被引导沿着特定路径传播，而不会散射到周围环境中。

这种控制传输方式能够减少能量损失和信号干扰。

2.3 波导中的电磁波传播特性在波导内部，电磁波的传播速度受到多种因素的影响。

首先，介质的性质对电磁波速度有重要影响。

不同材料具有不同的介电常数和磁导率，这决定了在该材料中电磁场的传播速度。

其次，波长对于速度也具有影响。

根据波长与波导尺寸的关系，可以得到不同模式下电磁波传播的速度。

常见的波导模式包括TE（横向电场）和TM（横向磁场）模式。

最后，波导的形状也会对电磁波速度产生影响。

例如，矩形、圆柱和光纤等不同形状的波导由于几何结构不同，其传播特性也会有所差异。

综上所述，在进行波导内电磁波速度分析时，需考虑介质性质、波长和波导几何结构等因素，并通过相关计算方法来确定具体的传播速度。