矩形波導

矩形波導

通常由金屬材料(銅、鋁等)製成的,矩形截面的、內部填充空氣介質的規則金屬波導稱之為矩形波導。

基本介紹

  • 中文名:矩形波導
  • 外文名:Rectangular waveguide
  • 套用學科:物理
  • 套用領域:電磁場與電磁波
  • 套用波長:毫米波及更短波長
  • 定義:波導界面為矩形的波導
導波與導波系統,矩形導波,矩形導波的傳輸模式,矩形導波的傳輸特點,特點,參數和型號,

導波與導波系統

凡是能夠引導電磁波定向傳輸的的裝置統稱為導波系統,被引導定向傳輸的電磁波稱為導行電磁波,簡稱波導。
導波系統又稱為傳輸線,在一個實際的射頻、微波系統里,傳輸線是最基本的構成,它不僅起到連線信號的作用,而且傳輸線本身也可以構成某些元件,如電容、電感、變壓器、諧振電路、濾波器、天線等。在導波系統中,設傳輸方向沿z軸方向,傳輸的電磁波可以根據電場E和磁場H的縱向分量Ez和Hz的存在與否分為三類:1)如果Ez=0,Hz=0,則E、H完全在橫截面內,這種波稱為橫電磁波,簡記為TEM波,這種波型不能用縱向場法求解;如果Ez≠0,Hz=0,則在傳播方向只有電場分量,磁場只在橫截面內,成為橫磁波或者電波,簡記為TM波或者E波;如果Ez=0,Hz≠0,則在傳播方向只有磁場分量,電場只在橫截面內,成為橫電波或者磁波,簡記為TE波或者H波。

矩形導波

矩形導波是採用金屬管傳輸電磁波的重要導波裝置,其管壁通常為銅、鋁或者其他金屬材料,其特點是結構簡單、機械強度大。波導內沒有內導體,損耗低、功率容量大,電磁能量在波導管內部空間被引導傳播,可以防止對外的電磁波泄露。
矩形導波只能傳輸TE波或TM波。

矩形導波的傳輸模式

矩形導波有簡併模、主模和單模傳輸。
矩形導波中可以出現各種TM模和TE模,以及他們的線性組合。當工作波長小於各種模式的截止波長,或者工作頻率大於各種模式的截止頻率時,這些模式都是傳輸模,因而波導可以形成多模傳輸。
矩形導波的截止頻率為
矩形波導
截止頻率不僅與波型和波導尺寸有關,還與波導中所填充的介質有關。

矩形導波的傳輸特點

若使電磁波能夠在波導中傳輸,必須f>fc,或者λ<λc,由此可以得到波導中傳輸各種模式電磁波的傳播特性參數。
TM波和TE波的傳播速度隨頻率變化,表現出色散特性。
在波導中存在多模傳輸的情況下,如果模式之間相互正交,則它們之間沒有能量交換,各個模式的衰減常數可單獨計算。如果模式不正交,相互之間有能量耦合,就不能單獨直接計算。對每個模式而言,除了導體、介質損耗外,還有模式轉換損耗。總之,影響導波衰減的因素有:波導材料的電導率、工作頻率、波導內壁的光滑度、波導的尺寸、填充媒質的損耗、工作模式等等。

特點

1.矩形波導不能傳播TEM波,只能傳播TE波或TM波。
2.一般來說(a>b)矩形波導的主模為TE10模。
3.矩形波導的截止波長為2a。
4.單模傳輸條件是波長大於2b且波長小於2a大於a。
5.矩形波導功率容量較大,衰減較小。

參數和型號

國標型號| 國際標型號| 頻率範圍/GHz | 截面尺寸(寬)(高)/mm
BJ12 | WR770 | 0.96~1.46| 195.6 97.8
BJ14 | WR650 | 1.13~1.73 | 165.1 82.55
BJ18 | WR510 | 1.45~2.20 | 129.54 64.77
BJ22 | WR430 | 1.72~2.61 | 109.22 54.61
BJ26 | WR340 | 2.17~3.30 | 86.36 43.18
BJ32 | WR284 | 2.60~3.95 | 72.14 34.04
BJ40 | WR229 | 3.22~4.90 | 58.17 29.08
BJ48 | WR187 | 3.94~5.99 | 47.549 22.149
BJ58 | WR159 | 4.64~7.05 | 40.386 20.193
BJ70 | WR137 | 5.38~8.17 | 34.849 15.799
BJ84 | WR112 | 6.57~9.99 | 28.499 12.624
BJ100 | WR90 | 8.20~12.5 | 22.86 10.16
BJ120 | WR75 | 9.84~15.0 | 19.05 9.525
BJ140 | WR62 | 11.9~18.0 | 15.799 7.899
BJ180 | WR51 | 14.5~22.0 | 12.954 6.477
BJ220 | WR42 | 17.6~26.7 | 10.668 4.318
BJ260 | WR34 | 21.7~33.0 | 8.636 4.318
BJ320 | WR28 | 26.3~40.0 | 7.112 3.556
BJ400 | WR22 | 32.9~50.1 | 5.69 2.845
BJ500 | WR18 | 39.2~59.6 | 4.775 2.388
BJ620 | WR14 | 49.8~75.8 | 3.759 1.88
BJ740 | WR12 | 60.5~91.9 | 3.0988 1.5494
BJ900 | WR10 | 73.8~112 | 2.54 1.27

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