波导管的截止频率 (1)

标准矩形波导管数据

0.0046
0.0066
无
0.106
BJ1200
WR-8
WG28
R1200
92.2
140
2.032
1.016
0.0076
0.15
0.76
3.556
2.54
0.025
0.5
0.8
4.06
73.770
无
无
无
无
无
无
无
无
0.003
0.0042
无
无
BJ1400
WR-7
WG29
R1400
113
173
1.651
0.8255
0.723
12.970
18.487
15.464
22.042
0.066
0.094
0.093
0.308
BJ260
WR-34
WG21
R260
21.7
33
8.636
4.318
0.02
0.4
1.015
10.67
6.35
0.05
0.5
1
17.27
17.358
0.493
0.728
0.588
0.868
15.036
22.197
0.14
1
1.5
144.3
2.078
0.021
0.031
0.025
0.037
0.652
0.953
0.777
1.136
3.5
5
1.208
3.983
BJ40
WR-229
WG11A
R40

波导截止波数 -回复

波导截止波数-回复什么是波导截止波数？波导截止波数是指在波导中传播的电磁波的最高频率。

当电磁波的频率高于波导截止波数时，电磁波无法在波导中传播，即被截止。

波导截止波数取决于波导的几何形状和材料特性。

波导是一种用于传输电磁波的结构，其横截面一般为矩形、圆形或椭圆形等形状。

波导中的电磁波由电场和磁场组成，可以在波导内沿着特定的路径传播。

波导可以用于传输微波、毫米波乃至远红外波段的信号。

波导截止波数与波导的横截面尺寸有关。

对于矩形波导来说，波导截止波数取决于波导的宽度和高度。

当电磁波的频率高于波导截止波数时，波导的尺寸无法支持电磁波进行传播。

这是因为当电磁波频率增加时，波长减小，电磁波的能量集中在波导的表面附近，导致波导内无法传播。

波导截止波数还与波导的材料特性有关。

不同材料的导电损耗和磁损耗不同，这会影响波导截止波数。

例如，金属波导由于导电性能好，一般具有较高的截止波数。

而对于一些非金属材料的波导，导电性能较差，可能存在较低的截止波数。

波导截止波数的计算可以使用波导的截止频率公式进行。

对于矩形波导来说，其截止频率公式为：fc = C / (2*√(εeff))其中，fc 表示波导的截止频率，C为真空中的光速，εeff表示波导的等效介电常数。

波导的等效介电常数取决于波导的几何形状和材料特性。

为了实现更高的频率传输，可以采取一些方法来增加波导的截止波数。

例如，可以采用金属衬底、金属覆盖层或多层波导等措施来提高波导的截止波数。

此外，通过优化波导的尺寸和材料选择，也可以实现截止波数的提高。

总结起来，波导截止波数是指在波导中传播的电磁波的最高频率。

它取决于波导的几何形状和材料特性，并可以用截止频率公式进行计算。

了解和掌握波导截止波数的概念和计算方法，对于设计和应用波导在高频传输中具有重要意义。

波导截止频率

波导截止频率波导是一种用于传输电磁波的导波结构，其截止频率是指能够传输的最高频率。

截止频率取决于波导的尺寸、材料特性以及传播模式等因素。

本文将从波导的基本原理、截止频率的计算方法以及应用等方面进行介绍。

1. 波导的基本原理波导是一种具有一定尺寸和形状的导电结构，可以有效地传输电磁波。

它由一对或多对导体构成，通常为金属。

波导中的电磁波在导体内部通过反射和折射的方式传播，从而实现了电磁波的传输。

2. 波导的截止频率波导的截止频率是指在该频率以下，波导可以传输电磁波，而在该频率以上，波导无法传输电磁波。

波导的截止频率取决于波导的尺寸和材料特性。

一般来说，截止频率越高，波导的尺寸越小。

3. 波导截止频率的计算方法波导截止频率的计算方法有多种，其中一种常用的方法是通过求解波导内的电磁场分布来得到。

根据波导的几何形状和边界条件，可以得到电磁场的分布方程。

通过求解该方程，可以得到波导的截止频率。

4. 波导的应用波导在通信、雷达、微波炉等领域有着广泛的应用。

在通信领域，波导被用于传输微波信号，可以实现长距离的传输和高速通信。

在雷达领域，波导被用于传输雷达信号，可以提高雷达的灵敏度和分辨率。

在微波炉中，波导被用于传输微波能量，可以实现食物的快速加热。

5. 波导的特点和优势波导具有很多优点，例如低损耗、高功率传输、波束聚焦等。

由于波导内部几乎没有电磁波的损耗，因此可以实现长距离的传输。

同时，波导可以集中能量，使能量传输更加高效。

此外，波导还可以减少电磁波的辐射，提高系统的安全性。

总结：波导是一种用于传输电磁波的导波结构，其截止频率是指能够传输的最高频率。

波导的截止频率取决于波导的尺寸、材料特性以及传播模式等因素。

波导具有低损耗、高功率传输和波束聚焦等优点，在通信、雷达、微波炉等领域有着广泛的应用。

通过对波导的研究和设计，可以实现更高效、更可靠的电磁波传输。

标准矩形波导管数据

330
0.8636
0.4318
0.0051
0.038
0.76
2.388
1.956
0.025
0.5
0.8
1.73
173.576
无
无
无
无
无
无
无
无
0.00054
0.00076
无
无
0.02
0.2
1.015
5.79
3.91
0.05
0.5
1
7.52
39.499
无
无
2.048
3.023
无
无
62.425
92.152
0.01
0.0144
无
0.138
BJ740
WR-12
WG26
R740
60.5
91.9
3.0988
1.5494
0.0127
0.15
1.015
5.13
3.58
0.05
0.5
1
6.2
0.038
0.8
1.27
21.59
12.06
0.05
0.65
1.15
38.1
7.869
0.151
0.222
0.180
0.265
4.590
6.775
5.472
8.078
0.26
0.34
0.213
0.702
BJ140
WR-62
WG18
R140
11.9
18
15.799
7.899
0.031
0.4
1.015
17.83

截止波导管在通风窗口中的应用（电磁屏蔽）

截止波导管在通风窗口中的应用（电磁屏蔽）截止波导管在通风窗口中的应用摘要：在电磁屏蔽原理和截止波导理论的基础上，具体介绍了截止波导板的电磁屏蔽原理，给出了截止波导管的屏蔽效能公式及其设计、安装方法，最后结合具体工程应用进行了讨论。

1引言随着电子技术的飞速发展，电子设备或系统得到了越来越广泛的应用。

运行中的电子设备大多伴随着电磁能量的转换，空间中充满了高密度宽频谱的电磁信号，使得电子设备所处的电磁环境越来越复杂。

电子设备由于通风、散热的需要，不可避免的要在屏蔽机箱上开孔，但这样一来机箱内部的电子设备就会受到外界的电磁干扰，同时它也向外界辐射电磁波造成电磁泄露，影响其它设备的正常工作。

另外，电磁兼容测试中的电磁屏蔽室在通风的同时又要起到屏蔽的作用，以确保测试结果的准确性；某些部门的保密会议室以及重要设备机房都需要通风，同时又要防止会议(设备)的保密信息(信号)向外泄漏，以免造成泄密。

因此，需要找到一种能够兼顾电磁屏蔽和良好通风双重作用的解决方法。

本文根据电磁屏蔽原理和截止波导理论，介绍了蜂窝截止波导板在电磁屏蔽应用中的屏蔽效能计算方法及安装注意事项并结合工程实际应用进行了讨论。

2电磁屏蔽电磁屏蔽是用由导电或导磁材料制成的金属屏蔽体将电磁骚扰源限制在一定的空间范围内，使骚扰源从屏蔽体的一面耦合或辐射到另一面时受到抑制或衰减。

它是电磁兼容技术的一个重要的组成部分。

电磁屏蔽的作用原理是利用屏蔽体对电磁能量的反射、吸收和引导作用将屏蔽区域与其它区域分开。

我们平时所遇到的辐射场源大多是交变电磁场，其电场分量和磁场分量总是同时存在的。

只是在较低频率与实验频率时，电磁辐射能力不强，干扰一般发生在近场，其中高阻抗场的近场主要为电场分量，低阻抗场的近场主要为磁场分量。

在较高频率时，电磁辐射加强，发生远场干扰，此时其电场分量和磁场分量都不可忽略。

根据上述，电磁屏蔽可分为：电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁屏蔽。

电磁屏蔽的效果用屏蔽效能(Shielding Effectiveness)来衡量。

工程电磁兼容

解：GP dB = 10lgGp = 10lg100 = 20dB
（2）分贝量与原物理量的相互换算
①功率：PdBW = 10lgPW ；PdBm = 10lgPmW = 10lgPW + 30；PdB μ = 10lgPμW = 10lgPW + 60
【例 2-2】0dBm、30dBm、60dBm、-30dBm 值为多少毫瓦？
，A 和 B 与距离无关，而对于电场源而言 R 随距离 r 的增大
−2
而以r 而变化，即随距离的变大屏蔽效能变小；而对于磁场源而言 R 随距离的增大而以r2 而
变化；即随距离的变大屏蔽效能变大。因此为了提高屏蔽效能，如果近区为电场源，主要对
电场干扰进行屏蔽，屏蔽体应尽量靠近干扰源，为磁场源，主要对磁场干扰进行屏蔽，屏蔽
解：由PdBm = 10lgPmW = 0，有PmW = 1mW
由上面公式依次可得 30dBm=103 mW、60dBm=106 mW、-30dBm=10−3 mW
☆由分贝单位转为绝对单位步骤：
Ⅰ.将以 dB 为单位的值除以 20（电压或电流）或 10（功率）。
Ⅱ.求以 10 为底的幂值。
Ⅲ.对于 dBμA、dBμV 和 dBμW，将结果乘以10−6 ，dBmA、dBmV 和 dBmW,将结果乘以10−3 ，结
电路 2，因此此时原感应电压上要叠合此时的这个感应电压，而两个感应电压具有相反的极
性，具有减小磁场耦合的作用。
（2）携带均匀轴向电流的管状导体空腔内部无磁场，屏蔽体与中心导体之间的互感等于屏
蔽体的自身自感。
（不要求屏蔽体与其内部导体同轴）
6、电磁辐射的基本概念
电磁波就其与波源的关系来看，可以分为两类：束缚电磁波（在波源附近）、自由电磁

波导标准接口

24JD11000 Type II 9.322 27.130 11.344 5.105 2.129 1.758 13.39 7.14
24JD18000 Type II 15.254 44.393 6.932 3.119 1.300 1.074 8.97 5.16 执行标准：中华人民共和国第四机械工业部部标准 SJ2116-82 （带宽比： 3.6：1）
宽和高的偏差（±）
铜波导
铜波导
48.00 0.096 52.06 0.096 3.616 1.097
BF49 Q49 4.31～5.15 40.00 0.080 44.06 0.080 3.037 0.921
BF54 Q54 4.79～5.73 36.00 0.072 40.06 0.072 2.748 0.834
0.47
0.14
BJ180 WR51
14.5～22.0 12.954 6.477 0.026 14.99 8.51
0.39
0.12
BJ220 WR42
17.6～26.7 10.668 4.318 0.021 12.70 6.35
0.31
0.09
BJ260 WR34
21.7～33.0 8.636 4.318 0.020 10.67 6.35
待定
无
5.147
BJ14 WR650 1.13～1.73 165.10 82.55 0.33 169.16 86.61 9.10
2.79
BJ18 WR510 1.45～2.20 129.54 64.77 0.26 133.60 68.83 7.17
2.20
BJ22 WR430 1.72～2.61 109.22 54.61 0.22 113.28 58.67 6.07

第5节波导管

2

必须是实数
截止频率
其中：fC (1,0)
C (1,0)
1
2a 0 0 C 2a f C (1,0)
频率不得小于此频率
波长不得大于此波长
3 电磁波的纵波成分：
i ( k3 z t )
利用：得到：
H H ( x, y)ei ( k3 z t ) E E( x, y)e E i0 H H i0 E E E E i0 H1 3 2 3 ik3 E2 y z y E3 E3 E1 i0 H 2 ik3 E1 z x x H3 E H 2 i0 E1 3 ik3 H 2 y z y H 3 H 3 H1 i0 H 2 ik3 H1 z x x
对直角坐标的三个分量：
2 E1 k 2 E1 0 2 E2 k 2 E2 0 E3 k E3 0
2 2
求解第一个方程：
E1 ( x, y, z) X ( x)Y ( y)Z ( z)
分离变量的方程：
2 2 X k 1 X 0 2 x 2 2 Y k 2Y 0 2 y 2 2 Z k 3Z 0 2 z
因为管内磁场重要，换系数表示：
ia E2 ( R, t ) H 0 sin
ik3 a i ( k3 z t ) H 1 ( R, t ) H 0 sin xe a H 3 ( R, t ) H 0 cos xei ( k3 z t ) a i A2 其中： H 0 a

a i H 3 ( R, t ) A2 cos xei ( k z t ) a a E2 ( R, t ) A2 sin xei ( k z t )

矩形波导中波模截止频率

vv D2 D1

nv1

vv B2 B1
0
理想导体边界条件（内部电磁场为零）
理想导体１
rr E1 H1 0
E２rr2真nr空Err或, 介质nvnvHEvv

0
v
H2 H
电场垂直于（理想）导体表面磁场平行于（理想）导体表面
导体边界的电磁波方程
金属空腔平形镜面介质微腔二理想导体边界条件?边界条件beibtdhjidjt??????????????????????????????????定态情况下散度方程是冗余的0db??????????????电荷守恒????1211210neenhh????????????????????边界条件????1211210nddnbb??????????????????0nenh???????????????电场垂直于理想导体表面磁场平行于理想导体表面?理想导体边界条件内部电磁场为零12n?理想导体110eh????真空或介质22eehh??????导体边界的电磁波方程?对真空均匀介质电磁波方程helmholtz?导体边界条件0e???
Ex E0x sin kz
Ey E0 y sin kz
r E 0
Ez z
0
Ez
0
rr
E E0 sin kz
r E0

r E0xex

r E0 yey
在z=L导体面上：
nr

r E

0,
rr n ez ,

Ex Ey 0
kL n , n 1, 2,...

i
kx2

k
2 y

矩形波导中电磁波截止波长的计算(1)(1)

资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载矩形波导中电磁波截止波长的计算(1)(1)地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容矩形波导中电磁波截止波长的计算周和伟物理与电子信息工程学院 07物理学 07234030[摘要]:本文从麦克斯韦方程组出发，从理论上推导了电磁场遵循的波动方程和时谐电磁波遵循的波动方程；根据边值关系从理论上求出了时谐电磁波在矩形波导中的解，并对矩形波导管中传播的电磁波波解进行了讨论；计算了不同尺寸的矩形波导管的截止波长，截止波长大多属于厘米量级，说明波导管只适用于传播微波。

[关键词]:矩形波导电磁波截止波长1 绪言波导是一种用来约束或引导电磁波传输的装置，矩形波导是指横截面是矩形的波导，一般是中空的金属管。

也有其他形式的波导装置，如介质棒或由导电材料和介质材料组成的混合构件[1]。

因此，在广义的定义下，波导不仅是指矩形中空金属管，同时也包括其他波导形式如矩形介质波导等，还包括双导线、同轴线、带状线、微带和镜像线、单根表面波传输线等。

根据波导横截面的形状不同还有其他形状波导，如圆波导等。

尽管已存在很多不同波导形式，且新的形式还不断出现，但直到目前，在实际应用中矩形波导是一种最主要的波导形式。

由于无线信号传输媒介，具有传输频带宽、传输损耗小、可靠性高、抗干扰能力强等特点，因此波导技术在电子技术领域运用非常广泛，主要用于铁氧体结环形器，窄壁缝隙天线阵[2]，速调管矩形波导窗，高精度矩形弯铜波导管加工研究【3】等器件设备的制造生产，以及在地铁信号系统中的应用都很广泛。

为了加深对波导传输特性的理解，本文从麦克斯韦方程组出发，推导了电磁场遵循的波动方程和时谐电磁波遵循的波动方程；根据边值关系从理论上求出了时谐电磁波在矩形波导中的解，并对矩形波导管中传播的电磁波波解进行了讨论；计算了不同尺寸的矩形波导管的截止波长，发现其截止波长都在厘米量级，说明波导管只适用于传播微波。

矩形波导管中的TE11模电磁波及管壁电流

矩形波导管中的TE11模电磁波及管壁电流作者：赵春然朱孟正公丕锋张金锋来源：《牡丹江师范学院学报（自然科学版）》2019年第04期摘;要：给出矩形波导管中电磁波的电场和磁场各分量表达式，并分析管内传输的电磁波的特性，重点讨论管中仅传输TE11模波的情况.采用数值计算的方式，描绘对应的场结构以及管壁上的面电流、磁场以及电场分布.关键词：电磁波;波导;面电流密度[中图分类号]O451 ;;;[文献标志码]AExploring TE11 Mode Electromagnetic Wave in aRectangular Waveguide and Wall-currentZHAO Chunran， ZHU Mengzheng， GONG Pifeng， ZHANG Jinfeng（School of Physics and Electronic Information，Huaibei Normal University，Huaibei 235000，China）Abstract：The electric field and magnetic field component expressions of the electromagnetic waves in the rectangular waveguide are given. The characteristics of the electromagnetic waves transmitted in the waveguide are analyzed. This paper focuses on the transmission of only the TE11 mode in the waveguide， using numerical calculations to depict the corresponding field structure and the wall-current， magnetic field and electric field distribution on the tube wall of waveguide by numerical calculation.Key words：electromagnetic waves; waveguide; surface current density在低頻或直流电传输时，通常采用双线传输.随着传输电流频率的提高，采用双线就会出现以下缺点：双线会把所传输的电磁能向周围空间辐射，具有天线的作用;双线传输的导体裸露在外，它本身既相当于一个辐射天线，又相当于一个接收天线，会接收空间的杂散电磁波;双线的分布电容不能忽略，以致会出现部分短路.为了克服双线的上述缺点，当需要传输较高频率的电磁能时，利用导体对电磁波的屏蔽作用，把一根导线展成柱面，使它把另一根导线包围起来.由于柱面导体的屏蔽，较高频率的电磁波不会向四周辐射，外界的干扰信号也不会进到中芯线.当频率更高时，导体中电磁波的穿透深度减小，电流通过的有效截面积减小，因而电阻增大，这一点对同轴线内导体的影响尤为突出，为了克服上述缺点，人们逐渐抛弃了内导体，只有一个空心导体管的波导诞生了.1;矩形波导中电磁波理想导体构成的波导管，其矩形横截面的两边长为a和b，如图1所示.电场的空间分量可令为：E（x）=E（x，y，z）=E（x，y）rikzz.（1）对于一定频率的电磁波，场矢量的空间分量应满足：SymbolQC@2E+k2E=0B=-iωSymbolQC@×ESymbolQC@·E=0;.（2）将波导管壁看作由理想导体构成，则根据边界条件有：n×E（x）=0，（3）即，在导体表面附近的电场线与界面正交.[6]由方程组（2）中的第一个方程解的结果还必须满足第三个方程，以及条件式，得另一个边界条件：En（x）n=0.（4）利用边界条件（3）（4）式，从而对（2）式作出限定，矩形波导管中电场的各分量，并考到是时谐变化的：Ex=E0xcoskxxsinkyyei（kzz-ω t），Ey=E0ysinkxxcoskyyei（kzz-ω t），（5）Ez=kxE0x+kyE0yikzsinkxxsinkyei（kzz-ω，t）.其中，kx=mπ/a，ky=nπ/b，m，n=0，1，2，….M，n分别代表a边、b边所含的半波数目.由方程组（2）的第二个方程及（5）式得磁场的表达形式：Bx=-1ω k[kxkyE0x+（ky2+kz2）E0y]sinkxxcoskyyei（kzz-ω t），By=1ω k[（kx2+kz2）E0x+kxkyE0y]coskxxsinkyyei（kzz-ω t），（6）Bz=-iω（kxE0y-kyE0x）coskxxcoskyyei（kzz-ω t）.从描述波导管内电磁场量的（5）式和（6）式可以看出：（1）电磁波沿波导管长度方向上为行波，在矩形波导管的横截面上的两个方向上为驻波.（2）管中电场和磁场不可能同时为横波.假设管中电场和磁场同时为横波，即Ez=0，Bz=0，则得到：E0x=0，E0y=0.这个结果说明管中无电磁波存在，显然矛盾！若管中Ez=0，则称为横电波（TEmn）;若管中Bz=0，则称为横磁波（TMmn）.（3）波导管中存在截止频率，对于波矢量有：kz2=k2-（kx2+ky2）=ω2μ ε-[（mπa）2+（nπb）2].（7）若kz2ωc，mn=πμε（ma）2+（nb）2（8）称为截止频率，相应的截止（最大）波长：λc，mn=vT=1μ ε2πωc，mn .（9）（4）笔者注意到，（9）式中1/με并非是波导管中电磁波的相速度.由传播因子ri（kzz-ωt）很容易得到导行波的相速度，其等相面方程为kzz-ω t=常数，由此得相速度：vp=dxdt=ωkz>1μ ε .（10）若波导管是真空，则vp>c，按相对论，信号的传播速度绝不能超过光速c，这意味着相速度不能承当信号的传播速度.事实上能够很容易看出，相速度不能从实验上测定，因此它缺乏任何直接物理意义.（5）波导波长λg是指某一频率的导行波等相面在一个周期内沿轴向移动的距离.λg=vpT=2πkz>2πk .（11）而k=ωμε为波源的波数，则波源的波长λ=2π/k，λ代表频率为ω的波源在无限均匀介质的自由空间中传播时的波长，所以波长λ与介质的性质有关.（6）波导管中导行电磁波的群速度.实际中输入的波不可能是完全单色的，其频率总有些微小差别，因此，不同频率的波列叠加形成波群（波包），波群的等振幅面向前传播的速度称为群速度.故此，矩形波导管中电磁波群速度为：vg=dωdkz=kzωμ ε1μ ε由（10）（12）式可以看出，波导管中导行波的相速度vp与群速度vg都和ω有关，这种波称为色散型电磁波.必须指出，导行波的色散是由于波导管壁的边界条件决定的，而光波在透明介质中传播时的色散是由介质的性质引起的，这两种色散物理过程是完全不同的.此外，由（10）和（12）式可得：vpvg=ωkz·kzωμε=1μ ε .2;TE11波的场量及其形成的管壁电流现行绝大多数电动力学[1，3-4]教材涉及这部分内容时，都对TE10波给予了充分的分析，但是对于TE11波的分析少之又少，故此，接下来着重分析矩形波导管中仅存在TE11模时，管内的场结构以及管壁上的面电流分布情况.就TE11模电磁波而言：m=1，n=1，所以：kx=π/a，ky=π/b.（13）横电波要求Ez=0，则：E0x=-aE0y/b.（14）根据（13）式和（14）式表达的条件，针对TE11波的电场部分和磁场部分的各个分量参照（5）式和（6）式就很易得出.利用数值模拟的方法探讨TE11型波的场结构.场结构就是用电场线和磁场线表示的电磁场的空间分布，可以描绘出某一特定时刻的场线空间分布图形，随着时间的推移，整个场线图形将沿z轴方向平移.根据TE11波的电场部分和磁场部分的各个分量，且t=0时刻，取电场和磁场的实部进行数值计算.如图2所示，描绘了TE11型波的场结构，电场用浅色加粗带箭头的线段表示，磁场线用黑色带箭头的线段表示，其带箭头线段的长短代表电场或磁场强度的大小.数值计算中，选择波导管的宽边a=2mm，窄边b=1mm，传输的TE11型波的频率就是截止频率，E0y=1，在传播方向上，即z轴上绘制了一个波导波长.图2中浅色加粗的电场线均平行于xOy平面，参见图1的坐标系，对比文献的结果[2]，TE11型波的场结构显然要比TE10型波的复杂的多.根据电磁场的边值关系，波导管内表面的管壁的面电流密度：α=n×H.（15）在x=0面上，法向矢量n的三个分量很显然可表示为：ny=0，nz=0及nx=1;在x=a面上，ny=0，nz=0及nx=-1;在y=0面上，nx=0，nz=0及ny=1;在y=b面上，nx=0，nz=0及ny= -1.因此很容易得到公式（16）（17）.（1）在x=a面上零时刻的管壁电流：α=-aπE0yμ0ω（1a2+1b2）cosπbysinkzzey-aE0ykzμ0ω bsinπbycoskzzez.（16）（2）在y=b面上零时刻的管壁电流：α=aπE0yμ0ω（1a2+1b2）cosπaxsinkzzex+aE0ykzμ0ωsinπaxcoskzzez.（17）图3;波导管的管壁x=a面上的面图4;波导管的管壁y=b面上的面电流密度、磁场线以及电场分布电流密度、磁场线以及电场分布利用MATLAB软件数值计算方法描绘图1中靠外侧的两个面——波导管的内壁x=a面和y=b面上的面电流、电场线和磁场线.如图3和图4所示，数值计算时所需参数同前面图2提到的一样.浅色加粗带箭头的线段表示面电流密度矢量，相对深颜色带箭头的线段表示磁场强度矢量，线段的长短代表面电流密度或磁场强度的大小;在波导管的内壁x=a面或y=b面上，电场强度矢量与这些面是垂直的，图中用小圆点表示电场强度矢量的方向朝外、叉号表示其方向朝里，因数据采样的等间距性要求，图3和图4中所描绘的小圆点和叉号的分布密度并不能说明相应处的电场强度大小.为弥补这一缺陷，用电场强度的等高图来反映电场在各处强弱分布.管壁上面电流密度α与该管壁面附近的磁场方向垂直，但是在图3和图4中的部分部位可能会发现不垂直，这是图像显示的纵横比导致的.在波导管的内壁x=a面的中线上，沿y轴的面电流为零（图3），表明若在窄边中线上开沿z轴的窄缝，将不会对波导管中的电磁场产生大的扰动，而这种窄缝广泛地应用于用探针测量波导管内物理量的技术中;在波导管的内壁y=b面的中线上，沿x轴的面电流为零（图4），表明若在宽边中线上开沿z轴的窄缝，也不会对波导管中的電磁场产生大的扰动.综上所述，虽然TE11型波的场结构要比TE10型波的复杂很多，但是若想采用探针技术来测量波导管内TE11型波的物理量，仍然是可以找到合适的位置在波导管上开“窄缝”.[1]3;结论给出矩形波导管中电磁波的电场和磁场各分量表达式，并分析了管内传输的电磁波的特性，最后通过MATLAB软件，采用数值计算的方式，讨论了波导管中只传输TE11型波，对应的场结构以及管壁上的面电流、磁场以及电场分布，发现TE11型波的场结构要比TE10型的复杂的多，从管壁上的面电流分布发现：可以在管壁上找到合适的位置开“窄缝”，用于探针测量波导管内电磁波的场量.参考文献[1]郭硕鸿. 电动力学[M]. 北京：高等教育出版社， 2008：131-134.[2]钱尚武. 电磁学要义[M]. 北京：科学出版社， 2009：71-76.[3]张民宽. 电动力学[M]. 开封：河南大学出版社， 1990：197-205.[4]胡友秋，程福臻. 电磁学与电动力学：下[M]. 北京：科学出版社， 2008：116-121.[5]付斯年，朱瑞华，吴春雷，等. 利用波导管的可调终端活塞及单螺调配器测定微波信号源的波长[J]. 牡丹江师范学院学报：自然科学版， 2014（1）：12-13.[6]魏仁怀，朱孟正. 平面电磁波在运动介质界面上折射行为的研究[J]. 牡丹江师范学院学报：自然科学版， 2009（4）：10-12.编辑：琳莉。

三、矩形波导管中电磁波的传输特性微波技术基础课件 PPT

c
2
1
m
2
n
2
a b
§2-3 矩形波导管中电磁波的传输特性——三、矩形波导管中电磁波的传输特性
❖ 简并现象：不同波型具有相同截止波长（或截止频率）的现象
简并波型的kc、fc、vg、vp以及g都是相同的 kc
o 一般情况下： ▪ TE0n和TEm0是非简并模（TM最低次模为TM11）
2 m 2 n 2 a b
矩形波导管管壁电流立体分布图
❖ 左右两侧壁的电流 ❖ 只有Jy分量 ❖ 大小相等，方向相同。
❖ 上下宽壁内的电流 ❖由Jz和Jx合成， ❖ 同一位置上下宽壁内的管壁电流大小相等，方向相反。
§2-3 矩形波导管中电磁波的传输特性——四、矩形波导管的管壁电流
了解管壁电流的分布情况，对解决某些实际问题有帮助
ax
s
in
2
a
x dxdy
Em2 axb
2ZTE10
a sin 2
0
a
x dx ab
2ZTE10
Em2 ax
§2-3 矩形波导管中电磁波的传输特性——三、矩形波导管中电磁波的传输特性
▪ 功率容量Pbr：波导能够传输（承受）的最大允许功率（极限功率）
Emax Ey xa / 2 Ebr
a 0.7
b 0.4 ~ 0.5a
▪ 使用的波导已标准化：可根据需要选用
§2-3 矩形波导管中电磁波的传输特性——
四、矩形波导管的管壁电流
▪ 导行波在金属波导内壁表面上将感应出高频电流，称为管壁电流。
▪ 管壁电流如何分布？
假定内表面是理想导体， ▪ Js表示内表面上的表面电流密度矢量 ▪ H表示内表面处切线方向的磁场强度 ▪ an表示内表面法线方向的单位矢量

波导截止波数

波导截止波数波导是一种用于传输电磁波的设备，其特点是能够将电磁波限制在一个有限的空间内进行传播。

在波导中，存在一种特殊的现象，即截止波数。

截止波数是指当电磁波的频率小于截止波数时，无法在波导中传播。

本文将介绍波导截止波数的原理、计算方法及其在实际应用中的作用。

首先，我们来了解一下波导截止波数的原理。

波导内部的电磁波传播模式可以看作是在波导内多次反射形成的驻波。

驻波存在着一定的空间周期，称为截止波数。

截止波数与波导的几何结构有关，不同几何结构的波导有不同的截止波数。

一般情况下，矩形波导的截止波数较低，圆形波导的截止波数较高。

当电磁波频率小于截止波数时，无法通过波导传播，波导相当于一个封闭的空腔。

波导截止波数的计算方法一般使用截止波数公式来进行。

对于矩形波导来说，截止波数公式为：kc = (mπ/a) × √(1 - (p/ωc)²)其中，kc为截止波数，m为模式数，a为波导宽度，p为波导高度，ωc为截止频率。

对于圆形波导来说，截止波数公式为：kc = (√(εr) / b) × √(1 - (p/ωc)²)其中，εr为波导中的介电常数，b为波导半径，p为波导高度，ωc为截止频率。

波导截止波数在实际应用中有着重要的作用。

首先，波导截止波数可以限制电磁波的传播范围，使电磁信号集中在波导中传输，减少信号的损耗。

其次，波导截止波数的计算可以帮助工程师设计合适的波导结构，以满足特定的工作频率要求。

例如，在微波通信系统中，波导截止波数的确定可以确保波导中传输的电磁波频率不会干扰其他设备。

此外，波导截止波数的研究也对电磁波的传播特性和波导的优化设计具有重要的指导意义。

总结起来，波导截止波数是指电磁波在波导中传播的截止频率，小于截止波数的电磁波无法在波导中传播。

波导截止波数的计算方法可以根据波导的几何结构和工作频率来确定。

在实际应用中，波导截止波数的研究对于波导设计和电磁波传输的优化具有重要的意义。

电磁干扰的抑制(屏蔽)说课材料

由于 UmS Um1
(2ba)HS2bH1
HS
2b 2ba
H1
于是有： 0H 0a20r2b 2b taH 10H 1a 0 s 1
H0 4rbt 1
H1 a(2ba)
故 SE20lg[1 4rbt ]
a(2ba)
讨论：
若 a b
若 a b
SE20lg[14ar2bt] SE20lg[12rt]
1. 使用电磁密封衬垫的主要优点降低对机械加工的要求，允许接触面有较低的平整度减少结合处的紧固螺钉，增加设备美观性和可维护性在缝隙处不会产生高频泄漏
电磁屏蔽技术
2. 使用电磁密封衬垫的场合
要求机箱的屏蔽效能大于40dB 机箱结合面的缝隙长度超过λ/20 设备的发射或敏感频率超过100MHz 无法采用机械加工来得到更好的导电连续性结合面采用了不同材料，而且设备要在恶劣环境下工作需要对环境采取密封措施
S 2tSHS
磁压降
UmS1
RmS1 S
2
HSa 4
Q2
P2
a
从Q1 到 Q2:
RmS2
b2t
St
b
St
对于磁路C1：
S/2tSHS
UmS2
RmS2 S
2
HSb
Rm1
b2t
0(a2t)
b
0a
Um 1 1Rm 1H1b
故 Um SUm S22Um S1HS(ba 2) 1 0aH1
电磁屏蔽技术
电磁屏蔽技术
3. 结构的完整性设计
1) 多层设计 2) 缝隙屏蔽增加深度加装导电衬垫
3) 通风孔加装金属丝网罩；打孔金属板；蜂窝形通风板
4. 校验屏蔽效能

波导型及参数

9.99
28.499
R100
8.2
12.5
22.86
R120
9.84
15
19.05
R140
11.9
18
15.799
R180
14.5
22
12.95
R220
17.6
26.7
10.668
R260
21.7
33
8.636
R320
26.3
40
7.12
R400
32.9
50.1
5.69
R500
39.2
59.6
4.775
R620
49.8
75.8
3.795
R740
60.5
91.9
3.0988
R900
73.8
112
2.54
R1200
92.2
140
2.032
R1400
113
173
1.651
内截面尺寸(mm)
基本高度宽和高的偏
b
差（±）
292.1 266.7
待定待定
228.6
0.51
190.5
0.38
146.05 123.82 97.79
外截面尺寸(mm)
基本高度宽和高的偏外圆角直径R2
B
差（±）最小值最大值
待定
待定
待定待定
待定
待定
待定待定
待定
待定
待定待定
待定
待定
待定待定
待定
待定
待定待定
待定
待定
待定待定
待定
待定

波导管资料

截止波导管在工程实践中，屏蔽体的总体屏蔽效能是由屏蔽体中最薄弱的环节决定的，要使屏蔽体的屏蔽效能达到一个特定值，则屏蔽体上全部都要达到这个值。

因此，屏蔽系统的各个组成部分，其屏蔽性能与各个组成部分的匹配就很重要了。

屏蔽体上的电磁屏蔽薄弱环节是由于各种原因需要保留的孔洞和不同部分的连接而形成的缝隙。

解决这种缝隙的方法就是截止波导。

如图1所示，波导是简单的管状金属结构并呈现高通滤波器的特性。

波导允许截止频率以上的信号通过，而截止频率以下的信号则被阻止或衰减，这与高通滤波器的频率特性相似。

利用这个特性，可以设计成使干扰信号的频率落在波导的截止区内，这样波导起到了电磁屏蔽的作用。

这种波导称为截止波导。

图1 截止频率波导的截止频率可用下列公式计算：◆对于圆形截面的波导fcutoff=6900/D (2-6)式中，D为圆形波导直径（单位为英寸，1英寸=2.54厘米）；fcutoff为截止频率（单位为MHz）。

◆对于矩形截面的波导fcutoff=5900/L (2-7)式中，L为矩形截面的对角线长度（单位为英寸）；fcutoff为截止频率（单位为MHz）。

要保证波导对电磁波有较大的衰减，应使波导的截止频率为要屏蔽的电磁波频率的5倍以上。

当满足这个条件时，长度为Γ的波导对电磁波的衰减S为：◆对于圆形截面的波导衰减S＝32T/D（dB）(2-8)式中，D为圆形波导直径（单位为英寸）；T为长度（单位为英寸）。

◆对于矩形截面的波导衰减S＝21T/L（dB）(2-9)式中，L为矩形截面对角线长度（单位为英寸）；T为波导长度（单位为英寸）。

当需要在屏蔽体上开孔，而孔洞又会导致其电磁屏蔽效能达不到屏蔽要求时，则利用截止波导管的深度提供的额外的损耗就可以增加屏蔽效能。

设计截止波导管的步骤如图2所示。

使用截止波导管的关键是确保波导管工作在截止区，因此首先要根据干扰的最高频率来确定截止波导管的截止频率。

截止频率应是最高干扰频率的5倍以上。