TM波和TE波导中的传播条件可表示为k>kc或f>fc或λ<λc 这是因为γ=jβ=j√(k2-kc2)=
jk√(1-(λ/λc)2) 在波导内,电磁波沿传播方向上相位相差2π的两点之间的距离定义为波导波长,
记为λg,故得λg=2π/β=λ/√(1-(fc/f)2)或λg=λ/√(1-(λ/λc)2) 式中λ=2π/k=1/(f√(με))(无界空间中的波长)
波导中的相速Up=ω/β=U/√(1-(fc/f)2)或Up=U/√(1-(λ/λc)2) U=1/√(με)(无界空间中的相速)
TM波的阻抗,应用Hz=0的条件,得:ZTM=Ex/Hy=γ/jωε=η√(1-(fc/f)2)或ZTM= η√(1-(λ/λc)2),
η=√(μ/ε)(无界空间的波阻抗)
TE波的阻抗,应用Ez=0的条件,得:ZTE=Ex/Hy=jωμ/γ=η/√(1-(fc/f)2)或ZTE=η/√(1-(λ/λc)2)
5.2 矩形波导
波导的横截面为矩形,宽边尺寸为a,窄边尺寸为b,材料为良导体(铜,内表面镀银,
可视其为理想导体),内为空气或填充介质。矩形波导内不可能存在TEM波。矩形波导的
传播模式是TM波和TE波。
一. 矩形波导中的TM波
设波的传播方向为+Z轴方向,TM波的磁场纵向分量Hz=0,故可通过求解Ez的亥姆霍兹
方程并利用矩形波导的边界条件得到Ez,进而得出其全场分量。TM波的Hz=0,Ez的亥姆霍兹
方程为:▽2Ez+k2Ez=0 设Ez(x,y,z)=Ez(x,y)e-γz