解釋:由引導(dǎo)電磁波的一組物質(zhì)邊界或構(gòu)件制成的傳輸線。
注:***普通的波導(dǎo)形式是一根金屬管子。其他形式有(電)介質(zhì)棒或由導(dǎo)電材料和介質(zhì)材料組成的混合構(gòu)件。
是一種用來約束或引導(dǎo)電磁波的結(jié)構(gòu)。通常,波導(dǎo)專指各種形狀的空心金屬波導(dǎo)管和表面波波導(dǎo),前者將被傳輸?shù)碾姶挪ㄍ耆拗圃诮饘俟軆?nèi),又稱封閉波導(dǎo);后者將引導(dǎo)的電磁波約束在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的周圍,又稱開波導(dǎo)。當(dāng)無線電波頻率提高到3000兆赫至 300吉赫的厘米波波段和毫米波波段時(shí),同軸線的使用受到限制而采用金屬波導(dǎo)管或其他導(dǎo)波裝置。波導(dǎo)管的優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)體損耗和介質(zhì)損耗??;功率容量大;沒有輻射損耗;結(jié)構(gòu)簡單,易于制造。波導(dǎo)管內(nèi)的電磁場可由麥克斯韋方程組結(jié)合波導(dǎo)的邊界條件求解,與普通傳輸線不同,波導(dǎo)管里不能傳輸 TEM模,電磁波在傳播中存在嚴(yán)重的色散現(xiàn)象,色散現(xiàn)象說明電磁波的傳播速度與頻率有關(guān)。表面波波導(dǎo)的特征是在邊界外有電磁場存在 。其傳播模式為表面波。在毫米波與亞毫米波波段,因金屬波導(dǎo)管的尺寸太小而使損耗加大和制造困難。這時(shí)使用表面波波導(dǎo),除具有良好傳輸性外,主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,制作容易,可具有集成電路需要的平面結(jié)構(gòu)。表面波波導(dǎo)的主要形式有:介質(zhì)線、介質(zhì)鏡像線、H-波導(dǎo)和鏡像凹波導(dǎo)。
波導(dǎo)(waveguide)用來引導(dǎo)電磁波的結(jié)構(gòu)。因此,在廣義的定義下,波導(dǎo)不僅是指空金屬管,同時(shí)也包括其他波導(dǎo)形式如脊形波導(dǎo)、橢圓波導(dǎo)、介質(zhì)波導(dǎo)等;還包括雙導(dǎo)線、同軸線、帶狀線、微帶和鏡像線、單根表面波傳輸線等(下圖)。如不附加說明,一般說到波導(dǎo)就是指空心金屬管。根據(jù)波導(dǎo)橫截面的形狀不同,可分為矩形波導(dǎo)、圓波導(dǎo)等。盡管已存在很多不同波導(dǎo)形式,且新的形式還不斷出現(xiàn),但直到目前,在實(shí)際應(yīng)用中矩形波導(dǎo)和圓波導(dǎo)仍是兩種***主要的波導(dǎo)形式。
電磁波在波導(dǎo)中的傳播受到波導(dǎo)內(nèi)壁的限制和反射。波導(dǎo)管壁的導(dǎo)電率很高(一般用銅、鋁等金屬制成,有時(shí)內(nèi)壁鍍有銀或金),通??杉俣ú▽?dǎo)壁是理想導(dǎo)體,波導(dǎo)管內(nèi)的電磁場分布可由麥克斯韋方程組結(jié)合波導(dǎo)的邊界條件來求解。波導(dǎo)管內(nèi)不能傳輸TEM波,電磁波在波導(dǎo)中的傳播存在著嚴(yán)重的色散現(xiàn)象。波導(dǎo)中可能存在無限多種電磁場的結(jié)構(gòu)或分布,每一種電磁場的分布稱為一種波型(模式),每一種波型都有對應(yīng)的截止波長和不同的相速。橫截面均勻的空心波導(dǎo)稱為均勻波導(dǎo),均勻波導(dǎo)中電磁波的波型可分為電波(TM模)和磁波(TE 模)兩大類。
矩形波導(dǎo) 矩形波導(dǎo)中可以存在無限多個(gè) TMmn 模,波型指數(shù)m,n分別表示電磁場沿波導(dǎo)寬邊a和窄邊b 的駐波***大值的個(gè)數(shù),m,n=1,2,… ***簡單的是TM11模。同樣,還可以存在無限多個(gè) TEmn模,m,n=0,1,2,…但不能同時(shí)為零。矩形波導(dǎo)中的***低模式是TE10模,其截止波長***長λC=2a,因此,就有可能在波導(dǎo)中實(shí)現(xiàn)單模傳輸。TE10模又稱為矩形波導(dǎo)中的主波,是矩形波導(dǎo)中***重要的波型。實(shí)際應(yīng)用中矩形波導(dǎo)都工作在TE10模。
圓波導(dǎo) 圓波導(dǎo)中也可以存在無限多個(gè)TMmn和TEmn模,m,n分別表示場沿圓周和徑向的變化次數(shù)。圓波導(dǎo)中只存在TM0n,TMmn(m,n=1,2,…),TE0n和TEmn(m,n=1,2,…)模。圓波導(dǎo)中截止波長***長的主波是TE11模,其截止波長λc=3. 14a(a 為波導(dǎo)半徑)。常用的模式還有TM01和TE01模。



