软波导对照表 产 品 型 号频 率 范 围(GHz) 驻 波 损 耗 (dB/m)气密性(MPa) 波 导 类 型 常 用 法 兰VSWR (Max.)国 标IEC 标准 MWT-FBW14 1.13-1.73 1.2 ≤0.01 ≤0.15 BJ14 WR650 FDP/FDM MWT-FBW18 1.45-2.20 1.2 ≤0.013 ≤0.15 BJ18 WR510 FDP/FDM MWT-FBW22 1.72-2.61 1.2 ≤0.017 ≤0.15 BJ22 WR430 FDP/FDM MWT-FBW26 2.17-3.30 1.2 ≤0.024 ≤0.15 BJ26 WR340 FDP/FDM MWT-FBW32 2.60-3.95 1.2 ≤0.033 ≤0.15 BJ32 WR284 FDP/FDM MWT-FBW40 3.22-4.90 1.2 ≤0.043 ≤0.15 BJ40 WR229 FDP/FDM MWT-FBW48 3.94-5.99 1.2 ≤0.064 ≤0.15 BJ48 WR187 FDP/FDM MWT-FBW58 4.64-7.05 1.2 ≤0.077 ≤0.15 BJ58 WR159 FDP/FDM MWT-FBW70 5.38-8.17 1.2 ≤0.10 ≤0.15 BJ70 WR137 FDP/FDM MWT-FBW84 6.57-9.99 1.1 ≤0.70 ≤0.15 BJ84 WR112 FBP/FBM/FBE MWT-FBW100 8.20-12.40 1.2 ≤0.15 ≤0.15 BJ100 WR90 FBP/FBM/FBE MWT-FBW120 9.84-15.0 1.2 ≤0.18 ≤0.15 BJ120 WR75 FBP/FBM/FBE MWT-FBW140 11.9-18.0 1.2 ≤0.23 ≤0.15 BJ140 WR62 FBP/FBM/FBE MWT-FBW180 14.5-22.0 1.25 ≤0.33 ≤0.15 BJ180 WR51 FBP/FBM/FBE MWT-FBW220 17.6-26.7 1.3 ≤0.50 ≤0.15 BJ220 WR42 FBP/FBM/FBE MWT-FBW260 21.7-33.0 1.25 ≤2.70 ≤0.15 BJ260 WR34 FBP/FBM/FBE MWT-FBW320 26.3-40.0 1.25 ≤3.00 ≤0.15 BJ320 WR28 FBP/FBM/FBE 上海23所产品对照表 产品型号BRA70 BRA84 BRA100 美国E.I.A标准WR137 WR112 WR90 使用频率(GHz) 5.85-8.20 7.05-10.00 8.20-12.40 电压驻波比(VSWR) 1.10 1.12 1.15 衰减(dB/m) 0.35 0.45 0.60 平均功率(Kw) 2.00 1.20 0.50 轴向扭转(deg/m) 180 210 240 连接法兰口径(mm) 34.85×15.80 28.50×12.60 22.86×10.16 H面弯曲半径(mm) 200 152 120 E面弯曲半径(mm) 100 76 66 H面反复弯曲半径(mm) 800 600 480
] 实验二、矩形波导TE10的仿真设计与电磁场分析 一、实验目的： 1、熟悉HFSS软件的使用； 2、掌握导波场分析和求解方法，矩形波导TE10基本设计方法； 3、利用HFSS 软件进行电磁场分析，掌握导模场结构和管壁电流结构规律和特点。 二、预习要求 1、《 2、导波原理。 3、矩形波导TE10模式基本结构，及其基本电磁场分析和理论。 4、HFSS软件基本使用方法。 三、实验原理与参考电路 导波原理 3.1.1. 规则金属管内电磁波 对由均匀填充介质的金属波导管建立如图1 所示坐标系, 设z轴与波导的轴线相重合。由于波导的边界和尺寸沿轴向不变, 故称为规则金属波导。为了简化起见, 我们作如下假设： \ ①波导管内填充的介质是均匀、线性、各向同性的； ②波导管内无自由电荷和传导电流的存在； ③波导管内的场是时谐场。 图1 矩形波导结构 本节采用直角坐标系来分析,并假设波导是无限长的,且波是沿着z方向无衰减地传输,由电磁场理论, 对无源自由空间电场E和磁场H满足以下矢量亥姆霍茨方程: ` 式中β为波导轴向的波数,E0(x,y)和H0(x,y)分别为电场和磁场的复振幅,它仅是坐标x和y的函数。 以电场为例子，将上式代入亥姆霍兹方程 ,并在直角坐标内展开,即有 (,) (,) j z j z E E x y e H H x y e β β - - ?= ? ? = ?? 式1 220 E k E ?+=
2222 2 2222222222220 T c E E E E k E k E x y z E E E k E x y E k E β????+=+++?????=+-+??=?+=式2 k c 表示电磁波在与传播方向相垂直的平面上的波数,如果导波沿z 方向传播,则 k 为自由空间中同频率的电磁波的波数。 由麦克斯韦方程组的两个旋度式,很易找到场的横向分量和纵向分量的关系式。具体过程从略,这里仅给出结果： 《 从以上分析可得以下结论: ^ （1）场的横向分量即可由纵向分量； （2） 既满足上述方程又满足边界条件的解有许多, 每一个解对应一个波型也称之为模式,不同的模式具有不同的传输特性; （3）k c 是在特定边界条件下的特征值, 它是一个与导波系统横截面形状、 尺寸及传输模式有关的参量。 由于当相移常数β=0时, 意味着波导系统不再传播, 亦称为截止, 此时k c =k, 故将k c 称为截止波数。 对于横电模(Ez=0)和横磁模(Hz=0)上式分别可以简化为 TE 模或H 模 ~ TM 模或E 模 3.1.2 矩形波导中传输模式及其场分布 由于矩形波导的四壁都是导体,根据边界条件波导中不可能传输TEM 模,只能传输TE 或TM 模。 % 这里只分析TE 模(Ez=0) 对于TE 模只要解Hz 的波动方程。即 2222()() 4 ()()z z x c z z y c z z x c z z y c H E j E k y x H E j E k x y H E j H k x y H E j H k y x ωμβωμββωεβωε???=-+???? ???=-? ???????=-+???? ???=-+????式2222,,z z x y c c z z x y c c H H E j E j k y k x H H H j H j k y k y ωμωμωμωμ???=-=????? ???=-=???? 式522222 222T c E E E x y k k β????=+???? ?=-?其中 式3 222 c x y k k k =+2222,,z z x y c c z z x y c c E E H j H j k y k x E E E j E j k y k y ωεωεβωμ??? ==-???? ????=-=-???? 式622200 0220z z c z H H k H x y ??++=??式7
毕业设计（论文）题目：矩形波导模式和场结构分析
目录 第一章绪论 (1) 1.1 选题背景及意义 (3) 1.2 国内外研究概况及发展趋势 (3) 1.3 本课题研究目标及主要内容 (4) 1.4 本章小结 (6) 第二章矩形波导的基本原理 (7) 2.1 导波的一般分析 (7) 2.1.1规则矩形波导内的电磁波 (7) 2.1.2波导传输的一般特性 (8) 2.2 矩形波导的分析 (8) 2.2.1矩形波导电磁场解 (8) 2.2.2矩形波导中的波型及截止波长 (11) 2.3 本章小结 (12) 第三章矩形波导的设计 (13) 3.1 创建矩形波导模型 (13) 3.2 求解设置 (20) 3.3 设计检查和运行仿真 (22) 3.3.1设计检查 (22) 3.3.2运行仿真分析 (23) 3.4 本章小结 (24) 第四章HFSS仿真结果及其分析 (25) 4.1 HFSS软件仿真原理 .............................. 错误！未定义书签。 4.2 HFSS仿真实现 (26) 4.3 仿真结果分析 (32) 4.4 本章小结....................................... 错误！未定义书签。第五章小结与展望 .. (33) 5.1 工作总结 (33) 5.2 工作展望 (33) 参考文献 (33) 致谢 (35) 附录 A 常用贝塞尔函数公式错误！未定义书签。
矩形波导模式和场结构分析 第一章 绪论 1.1选题背景及意义 矩形波导(circular waveguide)简称为矩波导，是截面形状为矩形的长方形的金属管。若将同轴线的内导线抽走，则在一定条件下，由外导体所包围的矩形空间也能传输电磁能量，这就是矩形波导。矩波导加工方便，具有损耗小和双极化特性，常用于要求双极化模的天线的馈线中，也广泛用作各种谐振腔、波长计，是一种较常用的规则金属波导。 矩波导有两类传输模式,即TM 模和TE 模。其中主要有三种常用模式，分别是主模TE 11模、矩对称TM 01模、低损耗的TE 01模。在不同工作模式下，截止波长、传输特性以及场分布不尽相同，同时，各种工作模式的用途也不相同。导模的场描述了电磁波在波导中的传输状态，可以通过电力线的疏密来表示场得强与弱。 本毕业课题是分析矩形波导中存在的模式、各种模式的场结构和传播特性，着重讨论11TE 、01TE 和01TM 三个常用模式，并利用MATLAB 和三维高频电磁仿真软件HFSS 可视化波导中11TE 、01TE 和01TM 三种模式电场和磁场波结构。 1.2国内外研究概况及发展趋势 由于电磁场是以场的形态存在的物质，具有独特的研究方法，采取重叠的研究方法是其重要的特点，即只有理论分析、测量、计算机模拟的结果相互佐证，才可以认为是获得了正确可信的结论。时域有限差分法就是实现直接对电磁工程问题进行计算机模拟的基本方法。在近年的研究电磁问题中，许多学者对时域脉冲源的传播和响应进行了大量的研究，主要是描述物体在瞬态电磁源作用下的理论。另外，对于物体的电特性，理论上具有几乎所有的频率成分，但实际上，只有有限的频带内的频率成分在区主要作用。 英国物理学家汤姆逊(电子的发现者) 在1893 年发表了一本论述麦克斯韦电磁理论的书,肯定了矩金属壁管子(即矩波导) 传输电磁波的可实现性, 预言波长可与矩柱直径相比拟, 这就是微波。他预言的矩波导传输, 直到1936 年才实现。汤姆逊成为历史上第一位预言波导的科学家。这证明科学预言可以大大早于技术的发展, 同时也表明了应用数学的威力。英国物理学家瑞利在1897 年发表了论文, 讨论矩形截面和矩形截面“空柱”中的电磁振动, 它们对应后来的矩形波导和矩波导, 并引进了截止波长的概念。瑞利得到了矩形波导中主模的场方程组,这是雷达中最常用的模式,
微波产品引用标准 GB 11450.1/6-1989 波导法兰盘和空心金属波导规范 GB 11451-1989 软波导组件性能 GB/T 8894-2007 铜及铜合金波导管 SJ 2337～2345-1983 矩形波导组件 SJ 2514～2519-1984 矩形切角弯波导组件 SJ 2513-1984 矩形90°阶梯扭波导组件 SJ 2553-1984 波导和同轴元件驻波测量方法 SJ 2554-1984 波导和同轴元件相位测量方法 SJ/T 10134-1991 空心不锈钢波导 SJ/T 10291-1991 不锈钢波导法兰盘 SJ 20426-1994 微波宽带放大器品种系列 SJ 20427-1994 微波宽带放大器通用规范 SJ 50679/1-1995 单脊波导(带宽比2.4:1)详细规范 SJ 50679/2-1995 双脊波导(带宽比2.4:2)详细规范 SJ 51510/1-1995 1类可扭软波导组件详细规范 SJ 51510/2-1998 8类不可扭毫米波软波导组件详细规范 SJ/T 10182～10183-1991 波导和同轴元件功率测量方法波导和同轴元件衰减测量方法 GJB 975-1990 脊形波导法兰盘总规范 GJB 1783-1993 硬波导组件总规范 GJB 1510A-2009 软波导组件通用规范
GJB 1425-1992 波导假负载总规范 GJB 2648-1996 旋转关节总规范 GJB 3518-1999 通用波导法兰盘总规范 GJB 1935-1994 硬矩形波导总规范 GJB 677-1989 同轴和波导可变衰减器总规范
实验二、矩形波导TE 10的仿真设计与电磁场分析 一、实验目的： 1、 熟悉HFSS 软件的使用； 2、 掌握导波场分析和求解方法，矩形波导TE 10基本设计方法； 3、 利用HFSS 软件进行电磁场分析，掌握导模场结构和管壁电流结构规律和特点。 二、预习要求 1、 导波原理。 2、 矩形波导TE 10模式基本结构，及其基本电磁场分析和理论。 3、 HFSS 软件基本使用方法。 三、实验原理与参考电路 导波原理 3.1.1. 规则金属管内电磁波 对由均匀填充介质的金属波导管建立如图1 所示坐标系, 设z 轴与波导的轴线相重合。由于波导的边界和尺寸沿轴向不变, 故称为规则金属波导。为了简化起见, 我们作如下假设： ① 波导管内填充的介质是均匀、 线性、 各向同性的； ② 波导管内无自由电荷和传导电流的存在； ③ 波导管内的场是时谐场。 图1 矩形波导结构 本节采用直角坐标系来分析,并假设波导是无限长的,且波是沿着z 方向无衰减地传输,由电磁场理论, 对无源自由空间电场E 和磁场H 满足以下矢量亥姆霍茨方程: 式中β为波导轴向的波数,E 0(x,y)和H 0(x,y)分别为电场和磁场的复振幅,它仅是坐标x 和y 的函数。 以电场为例子，将上式代入亥姆霍兹方程 ,并在直角坐标内展开,即有 22222 2222222222220T c E E E E k E k E x y z E E E k E x y E k E β????+=+++?????=+-+??=?+=式2 k c 表示电磁波在与传播方向相垂直的平面上的波数,如果导波沿z 方向传播,则 k 为自由空间中同频率的电磁波的波数。 00(,)(,)j z j z E E x y e H H x y e ββ--?=??=?? 式1220E k E ?+=22222222T c E E E x y k k β????=+?????=-?其中式3 222c x y k k k =+
矩形波导模式和场结构分析 第一章 绪论 1.1选题背景及意义 矩形波导(circular waveguide)简称为矩波导，是截面形状为矩形的长方形的金属管。若将同轴线的内导线抽走，则在一定条件下，由外导体所包围的矩形空间也能传输电磁能量，这就是矩形波导。矩波导加工方便，具有损耗小和双极化特性，常用于要求双极化模的天线的馈线中，也广泛用作各种谐振腔、波长计，是一种较常用的规则金属波导。 矩波导有两类传输模式,即TM 模和TE 模。其中主要有三种常用模式，分别是主模TE 11模、矩对称TM 01模、低损耗的TE 01模。在不同工作模式下，截止波长、传输特性以及场分布不尽相同，同时，各种工作模式的用途也不相同。导模的场描述了电磁波在波导中的传输状态，可以通过电力线的疏密来表示场得强与弱。 本毕业课题是分析矩形波导中存在的模式、各种模式的场结构和传播特性，着重讨论11TE 、01TE 和01TM 三个常用模式，并利用MATLAB 和三维高频电磁仿真软件HFSS 可视化波导中11TE 、01TE 和01TM 三种模式电场和磁场波结构。 1.2国内外研究概况及发展趋势 由于电磁场是以场的形态存在的物质，具有独特的研究方法，采取重叠的研究方法是其重要的特点，即只有理论分析、测量、计算机模拟的结果相互佐证，才可以认为是获得了正确可信的结论。时域有限差分法就是实现直接对电磁工程问题进行计算机模拟的基本方法。在近年的研究电磁问题中，许多学者对时域脉冲源的传播和响应进行了大量的研究，主要是描述物体在瞬态电磁源作用下的理论。另外，对于物体的电特性，理论上具有几乎所有的频率成分，但实际上，只有有限的频带内的频率成分在区主要作用。 英国物理学家汤姆逊(电子的发现者) 在1893 年发表了一本论述麦克斯韦电磁理论的书,肯定了矩金属壁管子(即矩波导) 传输电磁波的可实现性, 预言波长可与矩柱直径相比拟, 这就是微波。他预言的矩波导传输, 直到1936 年才实现。汤姆逊成为历史上第一位预言波导的科学家。这证明科学预言可以大大早于技术的发展, 同时也表明了应用数学的威力。英国物理学家瑞利在1897 年发表了论文, 讨论矩形截面和矩形截面“空柱”中的电磁振动, 它们对应后来的矩形波导和矩波导, 并引进了
内截面尺寸 外截面尺寸 每米重量（Kg ）国标型号 国际标型号 频率范围（GHz ） 宽度 a 高度b 宽和高偏差c 宽度 a1 高度 b1 铜波导 铝波导 BJ14 WR650 1.13～ 1.73 165.1082.55 0.33 169.1686.61 9.10 2.79 BJ18 WR510 1.45～ 2.20 129.5464.77 0.26 133.6068.83 7.17 2.20 BJ22 WR430 1.72～ 2.61 109.2254.61 0.22 113.2858.67 6.07 1.86 BJ26 WR340 2.17～ 3.30 86.36 43.18 0.17 90.42 47.24 4.83 1.46 BJ32 WR284 2.60～ 3.95 72.14 34.04 0.14 76.20 38.10 3.98 1.22 BJ40 WR229 3.22～ 4.90 58.17 29.08 0.12 61.42 32.33 2.62 0.80 BJ48 WR187 3.94～ 5.99 47.54922.1490.095 50.80 25.40 2.11 0.65 BJ58 WR159 4.64～ 7.05 40.38620.1930.081 43.64 23.44 1.85 0.57 BJ70 WR137 5.38～ 8.17 34.84915.7990.070 38.10 19.05 1.56 0.48 BJ84 WR112 6.57～ 9.99 28.49912.6240.057 31.75 15.88 1.28 0.39 BJ100 WR90 8.20～ 12.5 22.86010.16 0.046 25.40 12.70 0.80 0.25 BJ120 WR75 9.84～ 15.0 19.0509.525 0.038 21.59 12.06 0.70 0.22 BJ140 WR62 11.9～ 18.0 15.7997.899 0.031 17.83 9.93 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 0.27 0.08 BJ320 WR28 26.3～ 40.0 7.112 3.556 0.020 9.14 5.59 0.23 0.07
有效折射率法求矩形波导色散曲线(附 M a t l a b程序)
光波导理论与技术第二次作业 题目：条形波导设计 姓名：王燕 学号： 201321010126 指导老师：陈开鑫 完成日期： 2014 年 03 月 19 日
一、题目 根据条形光波导折射率数据，条形波导结构如图1所示，分别针对宽高比d a :为1:1与1:2两种情形，设计： （1）满足单模与双模传输的波导尺寸范围；（需要给出色散曲线） （2）针对两种情况，选取你认为最佳的波导尺寸，计算对应的模折射率。（计算时假设上、下包层均很厚） 图1 条形波导横截面示意图 二、步骤 依题意知，条形波导参数为：5370.11=TE n ，5100.12=TE n ，444.13=TE n ； 5360.11=TM n ，5095.12=TM n ，444.13=TM n 。其中321n n n 、、分别代表芯心、 上包层、下包层相对于nm 1550=λ光波的折射率。 本设计采用有效折射率法作条形波导的归一化色散曲线，条形波导的横截面区域分割情况如图2所示：
图2 条形波导横截面分割图 对于x mn E 模式，x E 满足如下波动方程： [] 0),(2 2202 222=-+??+??eff x x n y x n k y E x E 由于导波模式在x 与y 方向上是非相干的，采用分离变量法后再引入)(220x N k 得到如下两个独立的波动方程： 0)()](),([) (22202 2=-+??y Y x N y x n k y y Y 0)(])([)(2 2202 2=-+??x X n x N k x x X eff 可以将条形波导等效成y 方向和x 方向受限的平板波导，先求y 方向受限平板波导的TE 模式，求得x N 后将其作为x 方向受限的平板波导的芯层折射率并求其TM 模式，得到的有效折射率eff n 就是整个条形波导的有效折射率。y 方向受限平板波导的TE 模式的色散方程为： 2 2124 222122222 1 0arctan arctan x x x x x N n n N N n n N n N n d k --+--+=-π （...2,1,0=n ） 其中1n 、2n 、4n 都是TE 模式的有效折射率从而x 方向受限平板波导的TM 模式的色散方程为： ??? ? ??--+???? ??--+=-2225 22522223 22 32 2 20arctan arctan eff x eff x eff x eff x eff x n N n n n N n N n n n N m n N a k π（...2,1,0=m ）
矩形波导模式和场结构分析 第一章 绪论 1.1选题背景及意义 矩形波导(circular waveguide)简称为矩波导，是截面形状为矩形的长方形的金属管。若将同轴线的导线抽走，则在一定条件下，由外导体所包围的矩形空间也能传输电磁能量，这就是矩形波导。矩波导加工方便，具有损耗小和双极化特性，常用于要求双极化模的天线的馈线中，也广泛用作各种谐振腔、波长计，是一种较常用的规则金属波导。 矩波导有两类传输模式,即TM 模和TE 模。其中主要有三种常用模式，分别是主模TE 11模、矩对称TM 01模、低损耗的TE 01模。在不同工作模式下，截止波长、传输特性以及场分布不尽相同，同时，各种工作模式的用途也不相同。导模的场描述了电磁波在波导中的传输状态，可以通过电力线的疏密来表示场得强与弱。 本毕业课题是分析矩形波导中存在的模式、各种模式的场结构和传播特性，着重讨论11TE 、01TE 和01TM 三个常用模式，并利用MATLAB 和三维高频电磁仿真软件HFSS 可视化波导中11TE 、01TE 和01TM 三种模式电场和磁场波结构。 1.2国外研究概况及发展趋势 由于电磁场是以场的形态存在的物质，具有独特的研究方法，采取重叠的研究方法是其重要的特点，即只有理论分析、测量、计算机模拟的结果相互佐证，才可以认为是获得了正确可信的结论。时域有限差分法就是实现直接对电磁工程问题进行计算机模拟的基本方法。在近年的研究电磁问题中，许多学者对时域脉冲源的传播和响应进行了大量的研究，主要是描述物体在瞬态电磁源作用下的理论。另外，对于物体的电特性，理论上具有几乎所有的频率成分，但实际上，只有有限的频带的频率成分在区主要作用。 英国物理学家汤姆逊(电子的发现者) 在1893 年发表了一本论述麦克斯韦电磁理论的书,肯定了矩金属壁管子(即矩波导) 传输电磁波的可实现性, 预言波长可与矩柱直径相比拟, 这就是微波。他预言的矩波导传输, 直到1936 年才实现。汤姆逊成为历史上第一位预言波导的科学家。这证明科学预言可以大大早于技术的发展, 同时也表明了应用数学的威力。英国物理学家瑞利在1897 年发表了论文, 讨论矩形截面
实验一、 矩形波导TE10的仿真设计与电磁场分析 班级： 学号： 姓名： 报告日期：2012.6.29 一、 实验目的： 1. 熟悉HFSS 软件的使用； 2. 掌握导波场分析和求解方法，矩形波导TE 10基本设计方法； 3. 利用HFSS 软件进行电磁场分析，掌握导模场结构和管壁电流结构规律和特点。 二、 实验原理（略） 2.1基本导波理论 对由均匀填充介质的金属波导管建立如图1 所示坐标系, 设z 轴与波导的轴线相重合。由于波导的边界和尺寸沿轴向不变, 故称为规则金属波导。 图1 矩形波导结构 本节采用直角坐标系来分析,并假设波导是无限长的,且波是沿着z 方向无衰减地传输,由电磁场理论, 对无源自由空间电场E 和磁场H 满足以下矢量亥姆霍茨方程: 00(,)(,)j z j z E E x y e H H x y e ββ--?=??=?? 式1 式中β为波导轴向的波数,E 0(x,y)和H 0(x,y)分别为电场和磁场的复振幅,它仅是坐标x 和y 的函数。以电场为例子，将上式代入亥姆霍兹方程22 0E k E ?+= ,并在直角坐标内展开, 即有由麦克斯韦方程组的两个旋度式,可以得到场的横向分量和纵向分量的关系式： 2222()() 2 ()() z z x c z z y c z z x c z z y c H E j E k y x H E j E k x y H E j H k x y H E j H k y x ωμβωμββωεβωε???=- +? ??? ??? =-? ??? ???? =-+? ??? ???=-+????式 k c 表示电磁波在与传播方向相垂直的平面上的波数,如果导波沿z 方向传播,则 222 c x y k k k =+；k 为自由空间中同频率的电磁波的波数。 根据两个纵向场分量Ez 和Hz 的存在与否，对波导中的电磁波进行分类。可将波导中的电磁波分成三类：
第八章 矩形波导 1. 波导中的传播条件：f>fc 或λ<λc 2. 矩形波导能传输TM 波和TE 波，不能传输TEM 波。 3. 矩形波导中：TEmn 模：m 和n 皆可取0，但又不能同时为0 TMmn 模。显然，m,n 皆不可能为0，故最低阶模为TM11 其中：m 表示电磁场沿波导宽边a 分布的半波数的个数，n 表示电磁场沿波导窄边b 分布的半波数的个数。 当m 和n 取非零值时，TMmn 模和TEmn 模具有相同的截止参数，这种现象称为模式简并，相应的模式称为简并模式。例如，TM21模和TE21模是简并模式。 4. 波长 ①工作波长λ：定义：微波振荡源所产生的电磁波的波长。 v f λ= = 若填充空气，则8310/v c m s ===? 若填充r ε 的介质，则v = ②波导波长λg ：在波导内，合成波沿的等相位面在一个周期内所走过的路程定义为波导波长λg 。 2g π λβ = = ③截止波长λc ：电磁波处于能传输与不能传输的临介状态，此时对应的波长称为截止波长，对应的频率叫截止频率,fc.(或定义为：导行波不能在波导中传输时所对应的最低频率称为截止频率，该频率确定的波长称为截止波长。) g λλ >
c c v f λ= = c c v f λ= 5.传播速度 若填充空气，则8310/v c m s ===? ，若填充r ε 的介质，则v = ①相速度vp ：定义 p v ω β = = 或 p g v f λ= p v v > ②群速度vg ：群速度（能速）就是电磁波所携带的能量沿波导纵轴方向（z 轴）的传播速度。 g v = 2p g v v v = g v v < 6.色散现象：传播速度与频率有关的现象 时延失真：波导传输频带内各不同频率的信号传输时间不等，造成信号失真，这种失真称为时延失真。 7. 波阻抗：波导中某种波型的阻抗简称为波阻抗。定义为波导横截面上该波型的电场强度与磁场强度的比值。 TM 波的：x TM y E Z H ==TE 波 : TE Z =
WR波导国际标准一览 WR-159 was corrected on November 3, 2012 thanks to Steve... Waveguide frequency bands and interior dimensions Frequency Band Waveguide Standard Frequency Limits(GHz) Inside Dimensions (inches) Inside Dimensions (mm) WR-2300 0.32 - 0.49 23.000 x 11.500 584.2 x 292.1 WR-2100 0.35 - 0.53 21.000 x 10.500 533.4 x 266.7 WR-1800 0.43 - 0.62 18.000 x 9.000 457.2 x 288.6 WR-1500 0.49 - 0.74 15.000 x 7.500 381.0 x 190.5 WR-1150 0.64 - 0.96 11.500 x 5.750 292.1 x 146.05 WR-1000 0.75 - 1.1 9.975 x 4.875 253.365 x 126.6825 WR-770 0.96 - 1.5 7.700 x 3.385 195.58 x 97.79 WR-650 1.12 to 1.70 6.500 x 3.250 165.1 x 82.55 R band WR-430 1.70 to 2.60 4.300 x 2.150 109.22 x 54.61 D band WR-340 2.20 to 3.30 3.400 x 1.700 86.36 x 43.18 S band WR-284 2.60 to 3.95 2.840 x 1.340 72.136 x 34.036 E band WR-229 3.30 to 4.90 2.290 x 1.150 58.166 x 29.21 G band WR-187 3.95 to 5.85 1.872 x 0.872 47.5488 x 22.1488 F band WR-159 4.90 to 7.05 1.590 x 0.795 40.386 x 20.193 C band WR-137 5.85 to 8.20 1.372 x 0.622 34.8488 x 15.7988 H band WR-112 7.05 to 10.00 1.122 x 0.497 28.4988 x 1 2.6238 X band WR-90 8.2 to 12.4 0.900 x 0.400 22.86 x 10.16 X-Ku band WR-75 10.0 to 15.0 0.750 x 0.375 19.05 x 9.525 Ku band WR-62 12.4 to 18.0 0.622 x 0.311 15.7988 x 7.8994 K band WR-51 15.0 to 22.0 0.510 x 0.255 12.954 x 6.477 K band WR-42 18.0 to 26.5 0.420 x 0.170 10.668 x 4.318 Ka band WR-28 26.5 to 40.0 0.280 x 0.140 7.112 x 3.556 Q band WR-22 33 to 50 0.224 x 0.112 5.6896 x 2.8448 U band WR-19 40 to 60 0.188 x 0.094 4.7752 x 2.3876
普通矩形波导D 型法兰盘的尺寸 法兰盘型号FDM 、FDP 14 18 22 26 32 40 48 58 70 IEC 法兰盘型号FDR 、UDR 14 18 22 26 32 40 48 58 70 相配的波导型号 BJ14 BJ18 BJ22 BJ26 BJ32 BJ40BJ48 BJ58 BJ70 图 图22图22图22图22图22图22图23图23图23基本直径A 8.00 8.00 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 5.00 配合符号 A9 A9 A9 A9 A9 B9 B9 B9 B9 下 +.280 +.280 +.280+.280+.280+.150+.150 +.150 +.140定 位孔偏差 上 +.316 +.316 +.316+.316+.316+.186+.186 +.186 +.170配合符号 A15 A15 A15 A15 A15 B15 B15 B15 B15 下 +.282 +.282 +.282+.282+.282+.150+.150 +.150 +.140孔 的 尺 寸 边 接 孔 偏差 上 +.860 +.860 +.860 +.860 +.860+.730+.730 +.730 +.620a 165.10 129.54109.2286.3672.1458.1747.549 40.386 34.849b 82.55 64.77 54.61 43.18 34.0429.0822.149 20.193 15.799a1 169.16 133.60113.2890.4276.2061.4250.80 43.64 38.10b1 86.61 68.83 58.67 47.24 38.10 32.3325.40 23.44 19.05 p 220.70 185.00161.10138.10114.3098.4 88.9 81.0 68.3 N 138.10 120.00106.4095.3076.2069.9063.50 61.90 49.20x 12.09 12.09 12.0912.0910.0610.0610.06 10.05 10.05y 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 Rmax 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.5 0.5 0.5 0.5 R1 8 8 8 8 6 6 6 6 4 R2 3.65 3.65 3.65 3.65 2.40 2.40 2.40 2.40 1.80 C 120.600 100.0890.7868.28 65.08 54.3628.58 25.40 22.22D 200.00 165.00141.98119.0697.2282.3071.82 64.66 55.58E 63.46 50.04 47.64 34.0829.3625.4022.22 19.04 15.88F 117.38 100.0887.3876.2059.1453.3446.44 44.46 36.52ΦZ 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.10 0.10 0.10 0.10 基本尺寸 210.7 175.0 151.1128.1106.390.4 80.9 73.0 63.3 G 偏差 ±0.50 ±0.50 ±0.50 ±0.50 ±0.40 ±0.40±0.40 ±0.40 ±0.30
矩形波导中电磁波截止波长的计算(1)(1)
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。 2 电磁波基本原理 2.1建立麦克斯韦方程组的历史背景
WR波导国际标准一览 Waveguide frequency bands and interior dimensions Frequency Band Waveguide Standard Frequency Limits(GHz) Inside Dimensions (inches) Inside Dimensions (mm) WR-2300 0.32 - 0.49 23.000 x 11.500 584.2 x 292.1 WR-2100 0.35 - 0.53 21.000 x 10.500 533.4 x 266.7 WR-1800 0.43 - 0.62 18.000 x 9.000 457.2 x 228.6 WR-1500 0.49 - 0.74 15.000 x 7.500 381.0 x 190.5 WR-1150 0.64 - 0.96 11.500 x 5.750 292.1 x 146.05 WR-1000 0.75 - 1.1 9.975 x 4.875 253.365 x 126.6825 WR-770 0.96 - 1.5 7.700 x 3.385 195.58 x 97.79 WR-650 1.12 to 1.70 6.500 x 3.250 165.1 x 82.55 R band WR-430 1.70 to 2.60 4.300 x 2.150 109.22 x 54.61 D band WR-340 2.20 to 3.30 3.400 x 1.700 86.36 x 43.18 S band WR-284 2.60 to 3.95 2.840 x 1.340 72.136 x 34.036 E band WR-229 3.30 to 4.90 2.290 x 1.150 58.166 x 29.21 G band WR-187 3.95 to 5.85 1.872 x 0.872 47.5488 x 22.1488 F band WR-159 4.90 to 7.05 1.590 x 0.795 40.386 x 20.193 C band WR-137 5.85 to 8.20 1.372 x 0.622 34.8488 x 15.7988 H band WR-112 7.05 to 10.00 1.122 x 0.497 28.4988 x 1 2.6238 X band WR-90 8.2 to 12.4 0.900 x 0.400 22.86 x 10.16 X-Ku band WR-75 10.0 to 15.0 0.750 x 0.375 19.05 x 9.525 Ku band WR-62 12.4 to 18.0 0.622 x 0.311 15.7988 x 7.8994 K band WR-51 15.0 to 22.0 0.510 x 0.255 12.954 x 6.477 K band WR-42 18.0 to 26.5 0.420 x 0.170 10.668 x 4.318 Ka band WR-28 26.5 to 40.0 0.280 x 0.140 7.112 x 3.556 Q band WR-22 33 to 50 0.224 x 0.112 5.6896 x 2.8448 U band WR-19 40 to 60 0.188 x 0.094 4.7752 x 2.3876
《铜及铜合金波导管》国家标准 送审稿编制说明 1、标准修订情况简介 根据中国有色金属工业标准计量研究所，有色标委（2006）第13号《关于下达2006-2008年有色金属国家标准制、修订计划的通知》的文件精神，编号20061100-T-610《铜及铜合金波导管》的国家标准，由沈阳有色金属加工厂负责整合修订。 波导管在微波传输线中属于第二类，为具有均匀填充介质的传输线，传播横电波（TE）或横磁波（TM），在微波行业又称为色散波传输线，主要形状有矩形和圆形等，主要应用于军工、通信、卫星地面站、微波测量等领域。它具有频带宽，损耗小，便于连接，并起缓冲作用，是微波电子设备中不可缺少的传输线。特别是矩形波导管，随着我国通信行业的日渐强大，其应用范围越来越广泛。 沈阳有色金属加工厂从1957年开始研制波导管到60年代大批量生产，已有近五十年的生产历史，并在上个世纪八十年代末期将波导管的产品技术条件完善并制订了GB/T8893和GB/T8894两个波导管国家标准。其后又经过近二十年的发展，波导管生产系统日臻完善，工艺已成熟稳定。所以本次修订根据国家标准格局的需要，将圆形波导管标准与方形和矩形波导管标准整合一个《铜及铜合金波导管》标准，便于用户的使用与查找，生产厂家与用户的沟通协调。 2、主要技术指标说明 多年来，沈阳有色金属加工厂在生产常规波导管产品时，不断改进生产工艺，提高产品质量，将波导管产品在做细做精的基础上，开发出了许多型号不在原国家标准范围内，但在用户中已有一定需求量、占有一定市场份额的产品，在本次修订时加入到新标准中。 在高功率系统、毫米波系统和一些精密测试设备中，主要采用紫铜矩形波导管，因为其在实际应用中的损耗很小，近似为理想导体。一般b/a=2，即宽为高的2倍的波导管为标准波导管，因为b=a/2的波导能在保证频带宽度下达到最大通过功率。而根据要求的不同，在波导尺寸的选择上，有时在大功率时，为了提高功率容量，选b>a/2的高波导；为了减小体积，减轻重量，在小功率的情况下，要求选用b
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