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《电磁场与电磁波》听课笔记:27

             kx,ky称为分离常数,他们与波导的类型和尺寸有关。上述方程是二阶齐次方程,其通解

         形式与kx2,ky2的取值范围有关。考虑到矩形波导的边界条件,取三角函数形式的通解:

         X(x)=Asinkxx+Bcoskxx  Y(y)=Csinkyy+Dcoskyy  边界条件为:x=0和x=a处,Ez=0和

         y=0和y=b处,Ez=0  式中的A,B,C,D为待定常数,故Ez(x,y)=

         (Asinkxx+Bcoskxx)(Csinkyy+Dcoskyy)应用边界条件来确定待定常数A,B,C,D分离常数kx,ky

             在x=0处,应该有Ez(0,y)=0,地0=B(Csinkyy+Dcoskyy),则B=0     此时Ez(x,y)=

         Asinkxx(Csinkyy+Dcoskyy)在x=a处,应该有Ez(a,y)=Asinkxa(Csinkyy+Dcoskyy)=0

         显然不能取A=0,只有取kx=mπ/a,m=1,2... 此时Ez(x,y)=Asin(mπ/ax)(Csinkyy+Dcoskyy)

             在y=0处,应有Ez(x,0)=Asin(mπ/ax)D=0,则D=0  此时Ez(x,y)=ACsin(mπ/ax)sinkyy=

         E0sin(mπ/ax)sinkyy  在y=b处,应有Ez(x,b)=E0sin(mπ/ax)sinkyyb=0  应取ky=nπ/b,

         n=1,2,...  则Ez(x,y)=E0sin(mπ/ax)sin(nπ/by)  

             式中的E0=AC由波的激励源确定,把约定不写出的传播因子e-γz加回去,则得Ez(x,y,z)=

         E0sin(mπ/ax)sin(nπ/by)e-γz  TM波的其余场分量可由公式求得  式中的

         kc2=kx2+ky2=(mπ/a)2+(nπ/b)2  m和n分别代表场量沿a边和b边变化的半周期数  m和n的每种组合

         对应于一种可能的传播模式(或波形),称为TMmn模。显然,m和n皆不可为0,故最低阶模为TM11

              

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